SKA: projektet

SKA (Square Kilometre Array) är ett globalt forsknings- och teknikprojekt som ska bygga världens största radioteleskop.

Night_time_SKA1_v1_midres-lowres2_2500

SKA1 om natten. I denna bild visar SKA:s konstnär upp teleskopets paraboler och antennmattor, samt i bakgrunden parabolerna i MeerKAT och ASKAP. Bild: SKA-organisationen

SKA, Square Kilometre Array, är ett internationellt projekt med syfte att bygga världens största radioteleskop med en insamlingsyta på en kvadratkilometer (en miljon kvadratmeter). Storleken hos SKA innebär ett gigantiskt kliv framåt både vad gäller teknik, forskning och utveckling. Arbetet med att förbereda och konstruera detta unika instrument är redan i full gång. SKA, som blir ett av historiens största vetenskapliga projekt, samlar många av världens bästa forskare, ingenjörer och beslutsfattare för att göra verklighet av planerna.

I en skala utan motstycke

SKA kommer att utnyttja kraften hos tusentals paraboler och uppemot en miljon antenner som kommer göra det möjligt för astronomer att detaljbevaka himlen på sätt som inte tidigare varit möjliga, och att kartlägga himlen tusentals gånger snabbare än något av dagens instrument.

Teleskopen i SKA placeras både i Afrika och i Australien. Från en kärna bestående av radioteleskop i Sydafrikas Karooöken täcks radiovågor med högre frekvenser, och dessa kompletteras av teleskop som placeras över hela Afrika. Från området kring Murchison i Australien ska radiospektrumets låga frekvenser observeras, och här placeras också SKA:s kartläggningsinstrument.

Med dess tre unika konfigurationer ger SKA möjligheter som saknar motstycke. När det gäller radiovågor kommer SKA:s synskärpa att vara långt bättre än rymdteleskopet Hubble.

Dessutom kan SKA samtidigt avbilda stora områden på himlen, en bedrift som inget annat kartläggningsteleskop kunnat uppnå med samma känslighet. Nu när det byggs flera andra stora teleskop för synligt och infrarött ljus, både på marken och i rymden, kommer SKA perfekt att kunna komplettera dessa och ta en ledande position när det gäller framtida upptäckter.

Delat värdskap

Av både vetenskapliga och tekniska skäl valdes både Karoo-området i Sydafrika (som kärna) och Murchison-området i västra Australien som de två platserna för SKA. Dessa två av jordens mest isolerade områden bjuder på utmärkta atmosfäriska förhållanden och extrem radiotystnad.

Sydafrikas Karooöken blir värd för SKA:s kärna av parabolantenner för höga och mellanhöga frekvenser, som så småningom kommer att sträcka sig över hela den afrikanska kontinenten. Murchison i Australien blir värd för lågfrekvensantennerna.

Ett globalt åtagande

De tio medlemsländerna utgör kärnan i SKA. Men omkring 100 organisationer i 20 länder har deltagit i design och konstruktion för SKA. Världsledande forskare och ingenjörer håller på att ta fram ett system som kommer att behöva superdatorer som är snabbare än samtliga som finns idag och nätverksteknik som kommer att generera mer datatrafik än hela Internet.

Utvecklingsfaser

SKA utvecklas enligt en tidplan med flera faser. Konstruktionsfasen, som började 2012, sträcker sig in i samma årtiondes andra hälft. Denna fas inkluderar detaljerad konstruktion, implementering, arbete med forskning och utveckling, samt arbete med de kontrakt som behövs för att förbereda för byggandet av SKA.

Större delen av SKA byggs i två faser, mellan 2018 och mitten av 2020-talet. I den första fasen ingår testning av hela systemet enligt principen “proof of concept”.

Under SKA:s fas 1 blir Australien värd för lågfrekvensinstrumentet, som består av fler än 500 stationer, var och en med uppemot 250 enskilda antenner. Samtidigt blir Sydafrika värd för en uppställning av omkring 200 parabolantenner, där de 64 antenner i föregångarteleskopet MeerKAT ingår.

Under fas 2 byggs uppställningarna klart vid bägge platserna. Driftstart planeras till mitten av 2020-talet. Då kommer ett 2000-tal antenner för höga frekvenser och mellanfrekvenser att komplettera en miljon antenner för låga frekvenser.

Redan 2020 kommer de första vetenskapliga observationer utföras med delar av den färdiga uppställningen.

Teleskop och antennuppställningar

Under de närmaste åren gör SKA:s olika teleskoptyper resan från ritbordet till verklighet. Dessa inkluderar parabolantennerantennmattor för låga frekvenser och eventuellt även antennmattor för mellanfrekvenser.

SKA1_SA_closeup_midres

Hundratals och så småningom tusentals 15-metersantenner för höga och mellanfrekvenser placeras i Sydafrika och övriga Afrika.

 

SKA1_AU_closeup_midres_150

Hundratusentals och så småningom uppemot en miljon antenner för låga frekvenser placeras i Australien.

 

 

 

afr_midband_low_011

Antennmattor för mellanfrekvenser utreds som ett möjligt framtida instrument för SKA i Afrika.

 

Kostnaden för SKA

I juli 2013 godkände SKA:s styrelse en resolution om kostnadsramen för SKA:

“Styrelsen för SKA har enligt generaldirektörens rekommendation ålagt SKA:s administration att gå vidare med konstruktionsfasen för SKA:s fas 1 under antagande om ett kapitalkostnadstak för bygget på 650 miljoner euro. Projektet för SKA:s fas 1 ska utvecklas enligt kravet att passa in i denna kostnadsram under både konstruktionsfasen samt bygget och enligt vetenskapliga och tekniska utvärderingar som SKA-administrationen genomför tillsammans med forskarsamhället och SKA:s rådgivande kommittéer, bland dem SEAC (Science and Engineering Advisory Committee). Detta beslut stämmer väl överens med det primära mål att bygga ett i nästa generationen av teleskop som kan utföra nydanande forskning.”

Tack vare en framgångsrik revidering av planerna för SKA har teleskopets konstruktion i stort fastställts inom ramarna för kostnadstaket. Nu kan forskarlagen arbeta mot att förfina konstruktionen inför själva bygget.

Kostnaden för bygget och drift av hela SKA (faser 1 och 2) har ännu inte fastställts. Uppskattningar av kostnaden måste underbyggas av tekniska utredningar.

Under 2015 ska kostnaderna för SKA:s beståndsdelar preciseras för nu har delarna genomgått varsin Preliminary Design Review. För vissa planerade komponenter för fas 2 har en flerårig konstruktionsprocess påbörjats men kostnader för tillverkning, installation och drift är ännu inte kända. För hela SKA kommer kostnader för bygget att presenteras för styrelsen först när trovärdiga uppskattningar tagits fram som baseras på detaljerade tekniska utredningar. Dessa kan dessutom komma att justeras allt eftersom de vetenskapliga målen för SKA:s fas 2 vidareutvecklas.

Föregångarteleskop och vägvisare

Redan före SKA är färdigbyggt har en rad teleskop och experiment runt om i världen utvecklats som ska bana väg för SKA. Dessa föregångare och vägvisare, som antingen redan är i drift eller under utveckling, förbereder för de tekniker som SKA behöver ta fram för att göra stora mängder data tillgänglig för forskare.

SKA:s vetenskapliga mål

SKA kommer att kunna bedriva forskning som omvandlar vår bild av universum och bryter ny mark inom astronomiska observationer. SKA:s forskare har satt fokus på 5 nyckelmål för teleskopet. Vart och ett kommer att innebära nya sätt att förstå rymden.

Det handlar om att utmana Einsteins relativitetsteori till bristningsgränsen, och att bättre än någonsin kunna studera hur de första stjärnor och galaxer bildades kort efter big bang. Det handlar också om att hjälpa forskare förstå den mystiska kraften som kallas mörk energi vars upptäckt belönades med Nobelpriset i fysik, om att förstå de vidsträckta magnetfält som genomsyrar kosmos och mänsklighetens kanske största utmaning, att svara på frågan är vi ensamma i universum? SKA kommer att placera sig på forskningsfrontens absoluta spets.

De första vetenskapliga observationerna väntas 2020 redan innan antennuppställningarna är färdigbyggda.

SKA:s medlemmar

Organisationer från tio länder är medlemmar i SKA-organisationen: Australien, Kanada, Kina, Indien, Italien, Nederländerna, Nya Zeeland, Storbritannien, Sverige och Sydafrika. Denna globala organisation drivs av den icke-vinstdrivande SKA Organisation med säte vid Jodrell Bank-observatoriet utanför Manchester, Storbritannien. På sidan om länderna i SKA kan du läsa mer om länderna som är inblandade i SKA.

Relaterade sidor