MeerKAT

MeerKAT

Тип антенны MeerKAT
Альтернативные названия	Телескоп Karoo Array
Часть	Радиоастрономические обсерватории Южной Африки
Местоположение (а)	Северный Кейп, Южная Африка
Координаты	30 ° 43′16 ″ ю.ш. 21 ° 24′40 ″ в.д. / 30,721 ° ю.ш. 21,411 ° в.д. / -30,721; 21,411 Координаты : 30 ° 43'16 ″ S 21 ° 24'40 ″ E / 30,721 ° S 21,411 ° E / -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.
Тип телескопа	радиоинтерферометр
Количество телескопов	64
Диаметр	13,5 м (44 фута 3 дюйма)
Площадь сбора	9000 м (97000 кв. Футов)
Веб-сайт	www.ska.ac.za
Местоположение MeerKAT
Связанные СМИ на Wikimedia Commons

MeerKAT, первоначально телескоп Karoo Array, представляет собой радиотелескоп, состоящий из 64 антенн, в Северном мысе в Южной Африке. В 2003 году Южная Африка подала заявку на размещение радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA) в Африке, а разработанная и изготовленная на месте система MeerKAT была включена в первую фазу SKA.

• 1 Обзор
• 2 Технические характеристики
• 3 График строительства
• 4 Открытие
• 5 Научные цели
• 6 Участок
• 7 Открытия
• 8 Южная Африка и наука ЮАР и технологии
• 9 Развитие потенциала радиоастрономии в Африке
• 10 Африканская сеть интерферометрии со сверхдлинной базой (AVN)
• 11 См. также
• 12 Ссылки
• 13 Внешние ссылки

MeerKAT является предшественником массива SKA-mid. Он расположен на территории SKA в Karoo и является первопроходцем в области технологий и науки SKA-mid. Он был разработан инженерами из южноафриканской промышленности, и большая часть аппаратного и программного обеспечения была произведена в Южной Африке. Он состоит из 64 антенн диаметром 13,5 м каждая, оснащенных криогенными приемниками. Антенны имеют позиции для четырех приемников, и одна из трех вакантных позиций будет занята приемниками S-диапазона, предоставленными Институтом радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR). Конфигурация антенной решетки имеет 61% антенн, расположенных в пределах круга диаметром 1 км, а остальные 39% распределены в радиусе 4 км.

Выходы приемника оцифровываются непосредственно на антенне, и 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 для ряда предоставляемых пользователем цифровых серверных модулей через CBF, включая поисковые системы пульсаров и быстрых радиопередач (FRB), систему точного хронирования пульсаров и процессор сигналов SETI. 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.

Массивные вычислительные системы и системы цифровой обработки сигналов, расположенные в KAPB, размещены в большой экранированной камере (или клетке Фарадея ), чтобы радиосигналы от оборудования не создавали помех чувствительным радиоприемникам. Сам KAPB частично заглублен ниже уровня земли, чтобы обеспечить дополнительную защиту от радиочастотных помех (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.

Оптоволокно большой протяженности передает данные от KAPB в Центр высокопроизводительных вычислений (CHPC) и в офис SARAO в Кейптауне, а также обеспечивает 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.

MeerKAT, открытый в июле 2018 года, состоит из 64 тарелок диаметром 13,5 метров каждая со смещенной григорианской конфигурацией. 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 облегчает установку нескольких систем приемников в первичной и вторичной фокусных областях и является эталонным проектом для концепции SKA среднего диапазона.

MeerKAT поддерживает широкий спектр режимов наблюдения, включая глубокий континуум, поляризацию и спектральная линия отображение, синхронизация пульсара и поиск переходных процессов. 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 тарелки MeerKAT распределены по двум компонентам:

• Плотный внутренний компонент, содержащий 70% тарелок. Они распределены двумерным образом с распределением Гаусса со средней дисперсией 300 м, самой короткой базовой линией 29 м и самой длинной базовой линией 1 км.
• Внешний компонент содержащий 30% блюд. Они также распределены в двумерном распределении Гаусса со средней дисперсией 2500 м и самой длинной базой 8 км.

Чтобы приобрести опыт в создании интерферометрических телескопов, члены Телескоп Karoo Array сконструировал Phased Experimental Demonstrator (PED) в Южноафриканской астрономической обсерватории в Кейптауне в период с 2005 по 2007 год.

В течение В 2007 году 15-метровый (49 футов) телескоп экспериментальной разработки (XDM) был построен в Радиоастрономической обсерватории Хартебистхук в качестве испытательного стенда для MeerKAT.

Строительство массива предшественников MeerKAT (MPA - также известный как KAT-7), начало работы на этом участке в августе 2009 года. В апреле 2010 года четыре из семи первых антенн были объединены в единую систему для получения первого интерферометрического изображения астрономического объекта. В декабре 2010 года было успешно обнаружено интерферометрических полос с очень длинной базой (РСДБ) между 26-метровой антенной радиоастрономической обсерватории Hartebeesthoek и одной из тарелок KAT-7.

Несмотря на оригинал планирует завершить MeerKAT к 2012 году, 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». Строительство MeerKAT не получало финансирования в 2010/11 и 2011/12 гг. В национальном бюджете Южной Африки на 2012 год прогнозировалось, что к 2015 году будет построено всего 15 антенн MeerKAT.

Последний из железобетонных фундаментов для антенн MeerKAT был завершен 11 февраля 2014 года. Почти 5000 м бетона и более 570 тонн стали были использованы для строительства 64 баз за 9 месяцев.

Строительство MeerKAT планируется 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 убедиться, что приборы работают правильно. После этого MeerKAT будет введен в эксплуатацию во второй половине 2018 года, а затем массив будет запущен для научных операций.

13 июля 2018 года заместитель президента Южной Африки Дэвид Мабуза открыл телескоп MeerKAT и представил изображение, созданное MeerKAT, которое раскрывает 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 тарелки 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 опросов MeerKAT соответствуют основным научным драйверам для первой фазы SKA, подтверждающий обозначение MeerKAT в качестве инструмента-предшественника SKA. Пять лет наблюдений на MeerKAT были отведены ведущим астрономам, которые запросили время для проведения исследований.

Департамент науки и технологий ЮАР через NRF и SARAO инвестировал более 760 миллионов рандов в инфраструктуру на южноафриканском сайте 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 территории 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 проведены на сайте SA SKA, включают PAPER (прецизионная матрица 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 Южной Африки принял в 2007 году Закон о географических преимуществах астрономии. Закон дает министру науки и Технология - полномочия по защите территорий с помощью правил, имеющих стратегическое национальное значение для астрономии и связанных с ней научных исследований.

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.

Опыт, накопленный южноафриканскими инженерами при проектировании и строительстве MeerKAT, был перенесен в конструкцию SKA, что позволило снизить 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. Участие южноафриканских промышленных партнеров в предыдущей работе консорциума и будущих связующих мероприятиях обеспечивается SARAO через инициативу финансирования Программы финансовой помощи (FAP).

Ученые из университетов SARAO и Южной Африки широко представлены в различных научных рабочих группах SKA (SWG), причем около 10% авторов статей в SKA Science Book 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.

Для создания необходимых навыков 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 операционную деятельность SARAO и предназначена для развития и удержания отличных исследователей, инженеров и ремесленников, необходимых для обеспечения успеха MeerKAT и SKA на юге. Африка. 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 (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 поисках внеземного разума и сотрудничество с НАСА по загрузке информации с космических зондов.

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

Внешнее видео
Шеннон О'Доннелл из Creamer Media говорит со старшим специалистом по инженерным новостям редактор Кейт Кэмпбелл о радиотелескопе MeerKAT. 24 апреля 2009 г.

На Викискладе есть материалы, связанные с MeerKAT.

• SKA South Africa
• Модель экспериментальной разработки (XDM) на Hartebeeshoek
• YouTube: массив квадратных километров