平方公里阵列 百科内容来自于: 百度百科

简介

来自全球20个国家的科学家们正在筹划建造全世界最大规模的射电望远镜阵列,其中主要的参加国包括澳大利亚中国法国德国、意大利、荷兰新西兰南非和英国等。一旦建成,它将极大的帮助科学家们对行星和恒星的形成过程,以及宇宙暗能量之谜进行探测,甚至对可能存在的外星人信号进行监听。
这一设备取名“平方公里阵列”(SKA),这得名于其巨大的信号采集面。但这并非意味着它具有1公里的天线口径,而是采用上千台较小的天线构成阵列。SKA建成后,其灵敏度将比世界上现存任何一台设备高出50倍,分辨率高出100倍。 该项目预计将耗资15亿欧元(约合142亿人民币)。按照计划,工程将于2016年开工,在2020年年底前完成第一阶段施工,全部工程将在2024年完成。

设计

平方公里阵列(SKA)属于大型射电望远镜的类型,它将是阿塔卡马的大型毫米级/亚毫米级射电望远镜阵列(ALMA)项目的延续。它有1平方公里的聚光面积,比超大型天文望
远镜(VLT)的聚光面积大100倍。有30台干涉射电望远镜,每一台都相当于200平方米的聚光面积,还有150台射电望远镜,每一台都相当于90平方米的聚光面积,它们将构成一个射电望远镜的网络。
它们将通过一个光学纤维网络连接在直径5公里范围的中央核心,该核心将集中50%的聚光面积。平方公里级望远镜阵列将对现有的大型毫米级/亚毫米级射电望远镜阵列或者詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope - JWST)加以补充,目标为100兆赫兹至25吉赫兹这一频段。它将提供一些低亮度辐射源的高质量图像,具有很高的角清晰度,达到毫弧秒的成像能力。

主要使命

平方公里阵列(SKA)将为天文学家提供一个全新的工具,它能显示出星系令人难以置信的细节。SKA有助于检测爱因斯坦的相对论,让天文学家了解更多早期宇宙史;有助于解释生命的起源、帮助探查外星生命的存在等等。
第一项使命是直接收集从大爆炸到星系出现之前这段所谓“黑暗时期”的信息。
第二项使命是研究星系、恒星的产生和发展,研究充斥宇宙大部分的暗能量和暗物质的性质。

项目选址

“平方公里射电望远镜阵列”模拟图

“平方公里射电望远镜阵列”模拟图

世界各国对于这一大型合作项目选址的竞争异常激烈。不过现在已经遴选出了最终入围的两处候选地点:南非的北角地区,以及澳大利亚西部地区。选址中考虑最多的就是那里的无线电干扰必须最少。附近如果有任何大功率的广播和其他无线电信号,都会对望远镜阵列的工作产生干扰。这就像是让你在白天阳光普照时观测星星一样。
这里不应该有手机信号覆盖,不应该有很多居民,附近也不应该有小汽车开来开去。事实上,当我们进行初步测试时,那个测试员附身坐在一把塑料椅子上时产生的振动和静电就对设备灵敏度产生了干扰。
建成之后,整个阵列中大约50%的望远镜天线将位于中央的5公里半径内,另外的25%将外延至200公里范围,最后的25%将延伸超过3000公里。
在南非申办方提出的技术方案中,这些天线中一部分将位于临近的纳米比亚莫桑比克、马达加斯加、赞比亚毛里求斯肯尼亚和加纳境内。
澳大利亚方面提出的方案中,望远镜阵列的核心位于默奇森射电天文台(Murchison Radio Observatory),那里是地球上最偏僻的地方之一。并且澳大利亚和新西兰一起,可以为望远镜阵列提供5500公里范围内的广泛选址余地。

存在难点

SKA阵列中将包含传统样式的,可自由转动的望远镜,从而指向天空中任意一片天区进行观测。 另外一些天线则将采用平板设计,而没有传统的那种抛物面天线外形。它们将构成相位排列,借助复杂的电子技术,它们可以不用转动而迅速锁定天空中的某一点进行快速反应的观测活动。
将这么多台天线精确的链接起来可不是一件那么容易的事。比如,信号的校准精度必须达到十亿分之一秒,而采用的光纤长度足可以绕地球两圈。并且必需借助超级计算机对各台计算机之间的数据进行实时的校准。
但是一旦开始运行,每一台天线每秒将产生大约20G的数据,一般的电脑电脑硬盘在几分钟内就会被填满。因此,正如理查德博士所说的:“我们需要超级计算机。事实上,根据我们初步的估算,我们将需要这个星球上最强大的计算机才能胜任这里的运算量。”

最新动态

英国焦德雷尔班克射电天文台已经击败来自荷兰和德国的竞争对手,被选为SKA设备的全球总部,全面负责该项目的协调运行。而2012年,国际社会将最终决定SKA阵列的最终选址地点。
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- 来自原声例句
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