Мурчисон Уайдфилд Массив
|
Телескоп Murchison Widefield Array | |
|---|---|
| |
| Сегмент (плитка) с 16 антеннами | |
| Тип | Радиотелескоп |
| Расположение | к востоку от Мерчисона
|
| рост | 380 кв.м. |
| Географические координаты | 26 ° 42 '11,9 " ю.ш. , 116 ° 40 '14,9" O |
| длина волны | От 3,8 до 100 м |
| Диафрагма | синтетический
|
| время строительства | с декабря 2011 г. |
| Установка | 9 июля 2013 г. |
| Специальность | Дигитайзер RF |
Массив Мерчисонский Widefield ( МДЖ ) является радиотелескоп в Австралии . Для него характерно большое количество очень простых и недорогих антенн, которые разбросаны по большой территории в австралийской глубинке. В отличие от многих других радиотелескопов, MWA не имеет движущихся частей. Тем не менее телескоп может принимать радиосигналы с одного направления. Направленный прием осуществляется в электронном виде.
Спецификации
I этап строительства
Телескоп первого этапа строительства может принимать сигналы в диапазоне от 80 МГц до 300 МГц. Прием также возможен в соседних спектральных диапазонах , но уже не выгоден из-за снижения чувствительности антенны .
Телескоп производит около 50 ТБ необработанных данных в день, которые обрабатываются через компьютерную сеть . 2048 дипольных антенн распределены по 128 группам по 16 антенн в каждой квадратной форме на площади 2000 м². Некоторые плитки распределены в относительно густонаселенной области, называемой компактным массивом , в то время как другие устанавливаются через значительно большие промежутки времени как так называемый расширенный массив .
Аналого-цифровое преобразование всех сигналов происходит в приемной полосе, одной из причин большого количества данных. МДЖ расположен в Среднем Западе радио Зона покоя , в защитной радио зоне с радиусом 70 км, в пределах которой все операции радио строго регулируется, если это не запрещено. Следующий крупный город, Геральдтон (Австралия) с 27000 жителями, является хорошим 300 км, что приводит к соответствующему ослаблению на интерференционных сигналах , которые обычно исходят от жилых и коммерческих площадей.
II этап строительства
Электротехнические свойства этапов строительства IIA и IIB такие же, как и у этапа строительства I. Были установлены дополнительные 128 плиток с соответствующими приемниками. 72 из них в двух компактных гексагональных решетках и 56 в расширенном нерегулярном распределении для интерферометрии с длинной базой. Новые плитки расширенного массива от этапа строительства IIB разбросаны на 5 км в направлении восток-запад и более 5,5 км в направлении север-юг.
На этапе строительства II количество плиток, а также приемник были увеличены вдвое. Это также примерно вдвое увеличивает объем данных.
Принцип строительства
Телескоп состоит из большого количества отдельных сверхширокополосных антенн . Они распределены псевдослучайной сеткой на площади 1,5 км в диаметре. Антенны жестко закреплены, поэтому одна антенна не имеет переменной направленности. Сами антенны содержат по два диполя, с помощью которых можно обнаружить две линейные поляризации .
Формирователь луча
Эффект направленности телескопа достигается с помощью формирователей луча , устройств, которые генерируют предпочтительное направление для захвата радиосигналов, регулируя время прохождения в измерительных линиях отдельных антенн. Формирователь луча используется для каждой антенной ячейки с 16 антеннами в каждой. Формирователи луча обрабатывают 16 сигналов от антенн независимо друг от друга для двух поляризаций. Чтобы задать направление, сигналы направляются через выбираемую комбинацию из 5 линий задержки . За счет управления задержкой достигается формирование луча, которое не имеет заметной частотной зависимости, в отличие от того, что было бы в случае управления фазой . Формирователи луча расположены непосредственно рядом с назначенными антенными ячейками и отправляют свой усиленный аналоговый выходной сигнал отдельно в соответствии с поляризацией на узлы приемника . Формирователь луча рассчитан таким образом, чтобы на каждую ячейку приходился один лепесток антенны (основное направление приема). Было бы возможно тренироваться в разных клубах, но это не считалось экономически целесообразным.
получатель
Два сигнала от всего 8 ячеек (соответствующих 128 антеннам) передаются в узел приемника по коаксиальному кабелю ; Таким образом, имеется 16 узлов приемника, что в общей сложности составляет 2048 антенн. Сигналы, которые уже прошли через полосовые фильтры в антенных ячейках, снова фильтруются на входах узлов приемника для подавления наложения спектров и постоянных составляющих . Эти и другие функции для обработки сигналов и подавления помех в упомянутом узле преобразования аналогового сигнала включены. Сигналы , полученные из них, которые до сих пор не смешивая (умножение во временной области) были подвергнуты затем переходят в дигитайзер (ATMEL AT84AD001B) подключены 655.36 Msample / с образцами с 8 битого разрешением квантуется . Оцифрованные сигналы немедленно фильтруются и делятся на полосы частот шириной 1,28 МГц , из которых до 24 выбираются и обрабатываются для дальнейшей передачи. Данные всех плиток, подключенных к принимающему узлу, передаются по оптоволокну, но это сокращается до трети всей полосы частот. Объем данных, передаваемых принимающими узлами, составляет примерно чуть меньше 100 Гбит / с.
Корреляторы
В корреляторов работают в соответствии с принципом «FX», то есть преобразование Фурье сигналов в диапазоне частот с фильтрацией происходит сначала и затем вычисления корреляции. Фильтрация работает с минимальной полосой пропускания 10 кГц , что, в свою очередь, означает большие вычислительные затраты. Затем большое количество потоков узкополосных данных соответствующих антенных ячеек коррелируется, чтобы получить информацию о фазе и, следовательно, о направлении. Это включает в себя операции CMAC (сложное умножение и накопление) порядка 10 12 в секунду. С этой сложной задачей справляются платы FPGA . Результирующий объем данных столь же обширен, как и на входе коррелятора, и передается на серверы с традиционной технологией для дальнейшей обработки. Здесь используются кластеры графических процессоров , которые в прошлом оказались особенно эффективными для подобных вычислений.
Развитие и будущее
Тестовый образец с 32 плитками был построен и испытан в период с 2007 по 2011 год. В 2010 году на строительство MWA было выделено 4,6 миллиона австралийских долларов. Строительство началось в 2011 году, и после фазы испытаний телескоп начал официальные наблюдения 9 июня 2013 года.
К 2017 году система была расширена до 256 плиток. Однако они не могут работать одновременно с современным приемным оборудованием, поэтому в каждом случае необходимо выбирать подходящую конфигурацию с акцентом на разные режимы работы. Расширение приемников и коррелятора ищется, но пока не планируется.
Приложения и навыки
Отдельный главный приемный лепесток может быть создан с каждой антенной ячейкой; это означает, что одновременно можно наблюдать столько разных целей, сколько антенных плиток. Однако, поскольку площадь антенны плитки сравнительно мала, такое использование является скорее исключением и не подходит для типичных наблюдений за астрономическими объектами. Из-за большой протяженности плиток на поле диаметром 1,5 км можно создать базовые линии для синтетических отверстий такого размера. Подобно телескопу VLBI , это позволяет проводить наблюдения с особенно высоким отношением сигнал / шум и угловым разрешением только в меньшем масштабе .
Формирование луча с помощью контролируемых линий задержки позволяет центрировать телескоп без движущихся частей. Это имеет то преимущество, что вы можете обойтись без дорогостоящей, неизнашиваемой механики , но недостатком в том, что угловое разрешение выравнивания луча плитки определяется градациями линий задержки.
Большое количество антенных ячеек и их распределение должны оказаться особенно благоприятными для предотвращения и подавления помех. Помехи от наземных и орбитальных источников могут быть изолированы, обнаружены и удалены от полезного сигнала .
Специальные цели наблюдения
Среди прочего, массив Мерчисона Уайдфилд должен предоставить информацию о реионизации Вселенной.
Стивен Тингей, ученый из Кертинского университета в Перте , в Astronomical Journal предложил использовать MWA для обнаружения космического мусора. По словам Тангея, радиоволны коммерческих радиостанций из района Перта отражаются обломками в космосе, поэтому эти сигналы могут быть приняты, чтобы можно было сделать выводы о ситуации на околоземной орбите (между 400 и 2000 километров).
веб ссылки
- Домашняя страница телескопа (английский)
Индивидуальные доказательства
- ^ The Murchison Widefield Array: Обзор конструкции, приборы и методы для астрофизики (astro-ph.IM)
- ↑ $ 4.6M присуждается к массиву Мерчисонских широкопольного ( сувенир в оригинале с 25 мая 2013 года в Internet Archive ) Info: архив ссылка автоматически вставляется и еще не проверена. Проверьте исходную ссылку и ссылку на архив в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. Пресс-релиз ICRAR
- ↑ The Murchison Widefield Array, Колин Дж. Лонсдейл, Американское астрономическое общество, AAS Meeting # 211, # 11.01 ( страница больше не доступна , поиск в веб-архивах ) Информация: ссылка была автоматически помечена как дефектная. Проверьте ссылку в соответствии с инструкциями и удалите это уведомление. ; Бюллетень Американского астрономического общества, том 39, стр.744
- ↑ Дудлы против хлама . В: Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung от 8 декабря 2013 г., стр. 61.
