SKA: layouten

Så placeras SKA över två kontinenter

En stor logistisk utmaning

SKA:s totala insamlingsyta blir långt mer än en kvadratkilometer, eller 1 000 000 kvadratmeter. Det gör SKA till den med råge största uppställningen av radioteleskop som någonsin har byggts.

För att uppnå detta kommer SKA att använda tusentals paraboler (för höga frekvenser), och långt fler antennmattor för mellan- och låga frekvenser.

Teleskopen kommer inte bara placeras i en hop i uppställningens kärna. Istället placeras de ut i ett flertal spiralarmar, med några av antennerna på mycket stora avstånd från kärnorna. Tillsammans bildar de en uppställning som kallas för långbasinterferometer.

Teleskopen i en sådan uppställning skiljs åt av ett fysiskt avstånd som räknas med hög precision genom att mäta skillnaden i ankomsttiden för radiosignaler som når varje mottagare. Datorer kan sedan räkna fram hur signalerna kan kombineras för att på konstgjord väg skapa något som motsvarar en enskild parabolantenn med en diameter som är lika med avståndet mellan de två teleskopen.

På det här sättet gör interferometritekniken det möjligt för astronomer att simulera ett teleskop som har samma storlek som det största avståndet mellan teleskopen i uppställningen. Samma uppställning kan också simulera teleskop med mindre diametrar: avståndet mellan en delmängd av teleskopen eller för den delen mellan multipla delmängder ur huvuduppställningen.

Istället för att bygga en gigantisk parabolantenn kan man på många sätt överträffa förmågorna hos en enda stor parabol tack vare flexibiliteten som man får av den här sortens interferometrisk konfiguration. Systemet kan antingen fungera som ett enda jätteteleskop, eller multipla mindre teleskop, eller vilken kombination som helst däremellan.

SKA:s antenner kommer att sträcka sig över en hel kontinent. Bild: SKA Organisation

 

Spiralformen på uppställningen valdes efter att forskare detaljstuderat hur konfigurationen skulle optimeras för att uppnå de bästa möjliga resultat.

Den spiralformade uppställningen bjuder på många olika avstånd (baslinjer) och vinklar mellan antenner, vilket ger möjlighet att skapa bilder med hög kvalitet.

Den perfekta layouten skulle vara en helt slumpmässig utplacering som maximerar antalet baslinjer med olika avstånd och vinklar mellan antenner. Men praktiska omständigheter samt behovet av att länka samman antennerna med kablar gör att spiralen ger den bästa upplösningen för en rimlig kostnad.

SKA1_AU_closeup_midres_300

En antennmatta för låga frekvenser som kommer att placeras i Australien. Bild: SKA Organisation

 

Medan parabolerna för höga frekvenser kommer att placeras i Afrika med tusentals kilometer mellan antennerna kommer antennmattorna för de övriga frekvenserna att sträcka sig ut 200 kilometer från kärnområdena i både Afrika och Australien.

Varje enskilt teleskop kommer att kopplas till en central kärna. Där kombinerar korrelatorer data från teleskopen och gör om dem till mer hanterliga datapaket. Dessa transporteras sedan via höghastighetslänkar över hela jordklotet till datorskärmarna där forskare kan arbeta med de oerhört stora informationsmängder från det som blir världens största radioteleskop.

Spännande fakta

  • Idag finns det flera teleskopnätverk med långa baslinjer. De ligger i Europa, Kanada, USA, Ryssland, Japan och Australien.
  • AVN (African Very Long Baseline Network, Det afrikanska nätverket för långbasinterferometri) uppgraderar för astronomiska ändamål befintliga men oanvända stora 30-meters telekomantenner.
  • JIVE (Joint Institute for VLBI in Europe) i Europa är en vägvisare för SKA som grundades 1993.
  • Very Long Baseline Array (VLBA) använder tio dedikerade 25-metersteleskop som spänner över 8612 kilometer tvärs över USA. Det är världens största uppställning av radioteleskop som används året runt för astronomiska mätningar.
  • LOFAR, ett teleskop som byggts av nederländska ASTRON är en vägvisare för SKA. En av LOFAR:s stationer ligger i Onsala, Sverige. För närvarande är LOFAR världens största sammankopplade radioteleskop.

Relaterade sidor