MeerKAT - Википедия - MeerKAT

MeerKAT

Блюдо типа MeerKAT
Альтернативные названия	Телескоп массива Кару
Часть	Радиоастрономические обсерватории Южной Африки
Местоположение (а)	Северный мыс, Южная Африка
Координаты	30 ° 43′16 ″ ю.ш. 21 ° 24′40 ″ в.д. / 30,721 ° ю.ш. 21,411 ° в.д. / -30.721; 21.411Координаты: 30 ° 43′16 ″ ю.ш. 21 ° 24′40 ″ в.д. / 30,721 ° ю.ш. 21,411 ° в.д. / -30.721; 21.411
Организация	Департамент науки и инноваций Национальный исследовательский фонд
Длина волны	3 см (10,0 ГГц) -30 см (1000 МГц)
Первый свет	16 июля 2016 г.
Стиль телескопа	радиоинтерферометр
Количество телескопов	64
Диаметр	13,5 м (44 футов 3 дюйма)
Место сбора	9000 м2 (97 000 кв. Футов)
Интернет сайт	www.ska.ac.za
Расположение MeerKAT
Связанные СМИ на Викискладе?
[редактировать в Викиданных ]

MeerKAT, первоначально Телескоп массива Кару, это радиотелескоп состоящий из 64 антенн в Северный мыс Южной Африки. В 2003 году Южная Африка выразила заинтересованность в проведении Массив квадратных километров (SKA) Радиотелескоп в Африке, а MeerKAT, спроектированный и изготовленный на местном уровне, был включен в первую фазу SKA. MeerKAT выпущен в 2018 году.

Вместе с Водородная эпоха реионизации массива (HERA), также в Южной Африке, и два радиотелескопы в Западная Австралия, то Австралийский СКА Следопыт (АСКАП) и Мурчисон Уайдфилд Массив (MWA) MeerKAT - один из четырех предшественников финального SKA.

История

Эта секция нуждается в расширении. Вы можете помочь добавляя к этому. (Декабрь 2020 г.)

MeerKAT является предшественником массива SKA-mid, как и система Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), австралийский SKA Pathfinder (ASKAP) и Murchison Widefield Array (MWA).^[1]

Описание

Находится на площадке СКА в г. Кару, и является первопроходцем в области технологий и науки SKA-mid. Он был разработан инженерами Радиоастрономическая обсерватория Южной Африки и южноафриканской промышленности, и большая часть оборудования и программного обеспечения была закуплена в Южной Африке. Он состоит из 64 антенн диаметром 13,5 м каждая, оснащенных криогенными приемниками. Антенны имеют места для четырех приемников, и одна из трех вакантных позиций будет заполнена приемниками S-диапазона, предоставленными Институт радиоастрономии Макса Планка (MPIfR). Конфигурация антенной решетки имеет 61% антенн, расположенных в пределах круга диаметром 1 км, а остальные 39% распределены в радиусе 4 км.^{[нужна цитата ]}

Выходы приемника оцифровываются сразу на антенне, а потоки цифровых данных транспортируются в здание процессора массива Karoo (KAPB) по скрытым оптическим волокнам. Сигналы антенны обрабатываются цифровым сигнальным процессором Correlator / Beamformer (CBF). Данные из CBF передаются компьютерному кластеру научного процессора и дисковым модулям хранения. Данные антенны MeerKAT также доступны ряду предоставляемых пользователем цифровых серверных модулей через CBF, включая поисковые системы пульсаров и быстрых радиопередач (FRB), точную систему синхронизации пульсаров и SETI сигнальный процессор. Система отсчета времени и частоты (TFR) обеспечивает сигналы часов и абсолютного времени, необходимые для дигитайзеров и других подсистем телескопа. Эта система TFR состоит из двух водородных мазерных часов, двух атомных часов с рубидием, точного кварцевого генератора и набора систем приемников GNSS для передачи времени с UTC.^{[нужна цитата ]}

Массивные вычислительные системы и системы цифровой обработки сигналов, расположенные в KAPB, размещены в большой экранированной камере (или Клетка Фарадея ), чтобы радиосигналы от оборудования не создавали помех чувствительным радиоприемникам. Сам KAPB частично заглублен ниже уровня земли, чтобы обеспечить дополнительную защиту от радиопомех (RFI) и обеспечить стабильность температуры. В KAPB также есть установка для кондиционирования электроэнергии для всего объекта, включая три дизельных роторных ИБП, которые обеспечивают бесперебойное электроснабжение всей площадки.^{[нужна цитата ]}

По оптоволокну большой протяженности передаются данные от KAPB в Центр высокопроизводительных вычислений (CHPC) и в офис SARAO в Кейптауне, а также обеспечивается связь для управления и мониторинга с операционным центром SARAO в Кейптауне. Обработка и обработка данных телескопа выполняется на вычислительных средствах, предоставляемых системами MeerKAT SP, и на других высокопроизводительных компьютерных средствах, предоставляемых пользователями MeerKAT.^{[нужна цитата ]}

Характеристики

MeerKAT открыт в июле 2018 г.^[2] состоит из 64 тарелок диаметром 13,5 метров каждая со смещением Григорианский конфигурация.^[3] Конфигурация офсетной антенны была выбрана потому, что ее незаблокированная апертура обеспечивает бескомпромиссные оптические характеристики и чувствительность, отличное качество изображения и хорошее подавление нежелательных радиочастотных помех от спутников и наземных передатчиков. Он также упрощает установку систем с несколькими приемниками в первичных и вторичных фокусных зонах и является эталонным дизайном для концепции SKA среднего диапазона.^[4]

MeerKAT поддерживает широкий спектр режимов наблюдения, включая глубокий континуум, поляризацию и спектральная линия визуализация пульсар и временные поиски. Предоставляется ряд стандартных информационных продуктов, включая конвейер визуализации. Также доступен ряд «ответвлений данных» для поддержки инструментальных средств, предоставляемых пользователем. Запланированы значительные усилия по проектированию и квалификации, чтобы обеспечить высокую надежность, низкие эксплуатационные расходы и высокую доступность.

64 блюда MeerKAT разделены на два компонента:

• Плотный внутренний компонент, содержащий 70% блюд. Они распределяются двумерным образом с Гауссово распределение со средней дисперсией 300 м, самой короткой базой 29 м и самой длинной базой 1 км.
• Внешний компонент, содержащий 30% посуды. Они также распределены в двумерном распределении Гаусса со средней дисперсией 2 500 м и самой длинной базой 8 км.

График строительства

Чтобы приобрести опыт в создании интерферометрических телескопов, члены телескопа Karoo Array Telescope построили Поэтапный экспериментальный демонстратор (PED) в Южноафриканская астрономическая обсерватория в Кейптаун с 2005 по 2007 гг.^[5]

В 2007 году 15-метровый (49 футов) телескоп экспериментальной опытно-конструкторской разработки (XDM) был построен на Радиоастрономическая обсерватория Хартебестхук в качестве испытательного стенда для MeerKAT.^[6]

Строительство массива предшественников MeerKAT (MPA - также известный как KAT-7) на площадке началось в августе 2009 года.^[7] В апреле 2010 года четыре из семи первых тарелок были объединены в единую систему для получения первого интерферометрического изображения астрономического объекта. В декабре 2010 г. было успешно обнаружено интерферометрия с очень длинной базой (РСДБ) граница между 26-метровой тарелкой радиоастрономической обсерватории Hartebeesthoek и одной из тарелок KAT-7.^[8]

Несмотря на первоначальные планы завершить MeerKAT к 2012 году,^[9] строительство было приостановлено в конце 2010 года в связи с реструктуризацией бюджета. Министр науки Наледи Пандор отрицает, что приостановка означает какой-либо провал проекта SKA или «внешние соображения».^[10] Строительство MeerKAT не получало финансирования в 2010/11 и 2011/12 гг.^[11] В национальном бюджете Южной Африки на 2012 год прогнозировалось, что к 2015 году будет построено всего 15 антенн MeerKAT.^[12]

Последний из железобетон фундамент для антенн MeerKAT был завершен 11 февраля 2014 года. Почти 5000 м³ бетона и более 570 тонн стали было использовано для строительства 64 баз за 9 месяцев.^[13]

MeerKAT планируется завершить в три этапа. На первом этапе будут задействованы все антенны, но будет установлен только первый приемник. Доступна полоса обработки 750 МГц. На втором и третьем этапах будут установлены оставшиеся два приемника, и полоса пропускания обработки будет увеличена как минимум до 2 ГГц с целью 4 ГГц. После завершения строительства всех шестидесяти четырех антенн MeerKAT начались проверочные испытания, чтобы гарантировать правильную работу приборов.^[14] После этого MeerKAT будет введен в эксплуатацию во второй половине 2018 года, а затем массив будет запущен для научных операций.

Инаугурация

13 июля 2018 г. заместитель президента ЮАР, Дэвид Мабуза, открыла телескоп MeerKAT и представила изображение, полученное с помощью MeerKAT, которое показывает беспрецедентные детали области, окружающей сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики Млечный Путь.

64 антенны MeerKAT будут включены в Фазу 1 среднечастотной решетки SKA после того, как 133 антенны SKA будут построены и введены в эксплуатацию на площадке Кару, в результате чего в общей сложности будет 197 антенн для массива SKA. Вся инфраструктура, связанная в настоящее время с MeerKAT, будет перенесена в массив SKA. KAPB имеет возможность разместить дополнительное оборудование, необходимое для SKA Mid.

Научные цели

Научные цели опросов MeerKAT соответствуют основным научным мотивам для первого этапа исследования. СКА, подтверждая обозначение MeerKAT в качестве инструмента-предшественника SKA. Пять лет наблюдений на MeerKAT были отведены ведущим астрономам, которые запросили время для проведения исследований.

Сайт

Департамент науки и технологий ЮАР через NRF и SARAO инвестировал более 760 миллионов рандов в инфраструктуру южноафриканского участка SKA. Инновационный дизайн и проектирование инфраструктуры, созданной для MeerKAT, а также среда с низким уровнем шума от радиопомех, благоприятные физические характеристики и технические знания на месте сделали площадку в Кару идеальным местом для других радиоастрономических экспериментов.

Радиотелескоп HERA (Hydrogen Epoch of Reionisation Array) - один из таких инструментов, расположенный на южноафриканской площадке SKA. HERA впервые предназначена для обнаружения радиосигналов от самых первых звезд и галактик, которые сформировались на раннем этапе жизни Вселенной. Южноафриканские инженеры и ученые работают со своими коллегами из Калифорнийского университета в Беркли в США и Кембриджского университета в Великобритании над созданием HERA и использованием ее уникальных и фундаментальных научных возможностей.

Другие эксперименты, которые были построены на сайте SA SKA, включают PAPER (прецизионный массив для исследования эпохи ионизации) и C-BASS (обзор всего неба в диапазоне C).

Чтобы обеспечить долгосрочную жизнеспособность площадки Кару для MeerKAT и SKA, а также для других радиоастрономических инструментов, парламент ЮАР принял в 2007 году Закон о географических преимуществах астрономии. Закон дает министру науки и технологий право защищать области, которые имеют стратегическое национальное значение для астрономии и связанных с ней научных исследований.

Открытия

В сентябре 2019 года международная группа астрономов с помощью южноафриканского радиотелескопа MeerKAT обнаружила огромные шарообразные структуры, возвышающиеся на сотни световых лет над и под центром нашей галактики.^[15]

ЮАР и СКА наука и технологии

Опыт, накопленный южноафриканскими инженерами при проектировании и строительстве MeerKAT, был перенесен в конструкцию SKA, что снизило риски и затраты на разработку. Южноафриканские инженеры в рамках SARAO и южноафриканские промышленные партнеры участвовали в 7 из 11 консорциумов инженерного проектирования SKA, составляя около 10% рабочей силы в этих международных консорциумах. Консорциум Infrastructure South Africa и Консорциум сборки, интеграции и проверки (AIV) возглавляются SARAO, а также участие Южной Африки в Консорциуме DISH, Консорциуме обработки научных данных (SDP), Консорциуме передачи сигналов и данных (SaDT Consortium) , Консорциум Telescope Manager (TM) и Консорциум среднечастотных массивов апертуры. Южноафриканские инженеры курировали системные инженерные аспекты 5 консорциумов. SARAO подписала меморандум о взаимопонимании с SKAO о предоставлении ресурсов для Bridging Activities, которые продолжат развитие подсистем SKA теперь, когда консорциумы завершили свою работу. SARAO способствует участию южноафриканских промышленных партнеров в предыдущей работе консорциума и будущих связующих мероприятиях в рамках инициативы по финансированию Программы финансовой помощи (FAP).

Ученые из университетов SARAO и Южной Африки широко представлены в различных научных рабочих группах SKA (SWG), при этом около 10% авторов статей в Научной книге SKA имеют филиалы южноафриканских организаций. Крупные научные проекты MeerKAT (LSP) тесно связаны с научным примером SKA, и существует большое совпадение членства между командами LSP и соответствующими SWG.

Развитие потенциала радиоастрономии в Африке

Чтобы сформировать необходимые навыки для проектирования, изготовления и эксплуатации телескопов SKA и MeerKAT, а также для оптимального использования этих радиотелескопов для исследований, после ввода в эксплуатацию SARAO инициировала программу развития потенциала в 2005 году. Программа полностью интегрирована в операции SARAO, и он создан для развития и удержания превосходных исследователей, инженеров и ремесленников, необходимых для обеспечения успеха MeerKAT и SKA в Южной Африке. На сегодняшний день программа предоставила более 1000 стипендий и стипендий для всех соответствующих академических уровней и для ряда соответствующих квалификаций. Программа пользуется успехом у зарубежных коллег из-за того, что за последние 14 лет она успешно накопила значительный опыт в области радиоастрономии.

Африканская сеть интерферометрии с очень длинными базами (AVN)

Африканская сеть интерферометрии с очень длинными базами (VLBI) (AVN) является важным шагом на пути к созданию SKA на африканском континенте. Программа AVN будет передавать навыки и знания в африканских странах-партнерах SKA (Ботсвана, Гана, Кения, Мадагаскар, Маврикий, Мозамбик, Намибия и Замбия) для создания, обслуживания, эксплуатации и использования радиотелескопов.

MeerKAT также будет участвовать в глобальных операциях VLBI со всеми основными радиоастрономическими обсерваториями по всему миру и значительно повысит чувствительность глобальной сети VLBI. Дальнейшие потенциальные научные цели MeerKAT - участие в поиск внеземного разума и сотрудничать с НАСА о загрузке информации с космических аппаратов.

Смотрите также

• Австралийский квадратный километр Array Pathfinder
• Радиоастрономическая обсерватория Хартебестхук
• Кару
• САСЫ SEDS Южная Африка
• Список радиотелескопов
• Прецизионный массив для исследования эпохи реионизации
• Южноафриканская астрономическая обсерватория для оптической астрономии в Южной Африке
• Массив квадратных километров

Рекомендации

Внешнее видео
Шеннон О'Доннелл из Creamer Media разговаривает со старшим редактором Engineering News Китом Кэмпбеллом о радиотелескопе MeerKAT. 24 апреля 2009 г.

внешняя ссылка

• СКА Южная Африка
• Модель экспериментальной разработки (XDM) в Hartebeeshoek
• YouTube: массив квадратных километров