Το Square Kilometer Array μειώνει τις φιλοδοξίες για την πρώτη φάση

Η κοινοπραξία που θα κατασκευάσει το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο, το Square Kilometer Array (SKA), ανακοίνωσε σήμερα το τελικό αντικείμενο της πρώτης φάσης του έργου, το οποίο πρόκειται να ξεκινήσει η κατασκευή το 2018 και να ολοκληρωθεί έως το 2023. Αν και είχε Για να περιοριστεί για να παραμείνει εντός της διαθέσιμης χρηματοδότησης, το έργο θα εξακολουθεί να μπορεί να επιτύχει όλους τους βασικούς επιστημονικούς του στόχους.

"Πρέπει να κάνετε συμβιβασμούς όταν κόβετε το ύφασμά σας στη χρηματοδότηση που έχετε", λέει ο διευθυντής της SKA Philip Diamond. "Υπάρχει μια μείωση, αλλά εξακολουθεί να είναι ένα όργανο με μεγάλη μεταμόρφωση", λέει ο αστροφυσικός Philip Best του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Η SKA, που χρηματοδοτείται από 11 χώρες από όλο τον κόσμο, θα κατασκευαστεί εν μέρει στη νότια Αφρική και εν μέρει στην Αυστραλία. Το σχέδιο είναι να κατασκευαστεί πρώτα ένα πιλοτικό όργανο, το οποίο, εκτός από την πρόοδο της ίδιας της αστρονομίας, θα αποδείξει επίσης ότι η αρχή πίσω από το γιγαντιαίο τηλεσκόπιο λειτουργεί πραγματικά πριν από την κατασκευή της φάσης 2 μεταξύ 2023 και 2030. Το τελικό όργανο θα έχει πιάτα και κεραίες εκτείνεται στο μεγαλύτερο μέρος της Αφρικής καθώς και στην Αυστραλία και θα έχει συνολική περιοχή συλλογής ενός τετραγωνικού χιλιομέτρου.

Ένας βασικός σχεδιασμός για το SKA καταρτίστηκε κατά το στάδιο του σχεδιασμού και ομάδες στη Νότια Αφρική και την Αυστραλία βρίσκονται στη διαδικασία κατασκευής δύο πρωτότυπων συστοιχιών για να δοκιμάσουν κάποια από την τεχνολογία:το 36-πιάτο Australian SKA Pathfinder (ASKAP) και το 64- συστοιχία πιάτων MeerKAT στη Νότια Αφρική.

Τον Ιούλιο του 2013, το διοικητικό συμβούλιο της SKA όρισε ανώτατο όριο κόστους για τη φάση 1, που ονομάζεται επίσης SKA1, ύψους 650 εκατομμυρίων ευρώ. Έκτοτε έχει γίνει μια παγκόσμια προσπάθεια από ομάδες εργασίας και συμβουλευτικά συμβούλια για να δούμε τι ήταν δυνατό εντός αυτού του προϋπολογισμού. "Τα συγκεντρώσαμε όλα μαζί τον περασμένο Οκτώβριο, ώστε να μπορέσουμε να κατανοήσουμε το κόστος για την επίτευξη των επιστημονικών στόχων", λέει ο Diamond.

Το τελικό σχέδιο για το ΣΚΑ1, που ανακοινώθηκε σήμερα, έχει δύο συνιστώσες. Η πρώτη είναι μια συστοιχία μεσαίας συχνότητας με περίπου 200 κεραίες πιάτων στη Νότια Αφρική που θα ενσωματώσει το MeerKAT—από περίπου 250 στο αρχικό σχέδιο αναφοράς. Το δεύτερο μέρος είναι μια συστοιχία χαμηλής συχνότητας στην Αυστραλία που θα αποτελείται από περίπου 130.000 λεγόμενες διπολικές κεραίες (παρόμοια με μια κεραία τηλεόρασης στον τελευταίο όροφο). Το αρχικό σχέδιο προέβλεπε 250.000 κεραίες.

Το αρχικό σχέδιο περιελάμβανε επίσης ένα τρίτο στοιχείο, ένα εξειδικευμένο τηλεσκόπιο έρευνας μεσαίας συχνότητας στην Αυστραλία με βάση το ASKAP αλλά με 60 επιπλέον πιάτα. Τα πιάτα θα είναι εξοπλισμένα με νέους ανιχνευτές που ονομάζονται τροφοδοσίες φάσης συστοιχίας που μπορούν να δουν μια μεγάλη περιοχή του ουρανού ταυτόχρονα για γρήγορη τοπογραφία. Αυτό θα πρέπει τώρα να περιμένει τη φάση 2 του έργου. Ο Best, ο οποίος υπηρέτησε σε μια συμβουλευτική επιτροπή επιστήμης στο SKA κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αναδιαμόρφωσης, λέει ότι η συστοιχία μεσαίας συχνότητας στη Νότια Αφρική θα εξακολουθεί να μπορεί να κάνει έρευνες στον ραδιοφωνικό ουρανό, μόνο πιο αργά λόγω του στενότερου οπτικού της πεδίου.

Ο Best λέει ότι ήταν μια «αρκετά ομόφωνη απόφαση» μεταξύ των επιστημονικών συμβούλων να ακολουθήσουν αυτό το μονοπάτι. «Δεδομένου του ανώτατου ορίου κόστους, ήταν πιο σημαντικό να κατασκευαστούν δύο πρωτοποριακά όργανα», λέει. "Δεν έχει χάσει καμία ικανότητα που είχε η αρχική γραμμή βάσης", προσθέτει, αλλά ορισμένοι στόχοι μπορεί να απαιτούν περισσότερο χρόνο παρατήρησης και έτσι μπορεί να απαιτηθεί "λίγο περισσότερο δούναι και λαβείν".

Το SKA1 έχει δύο βασικούς επιστημονικούς στόχους. Ο πρώτος είναι να ανιχνεύσει τα μετρονομικά σήματα από πολλά πάλσαρ -ταχέως περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων που εκπέμπουν πολύ τακτικούς ραδιοπαλμούς- έτσι ώστε οι μικροσκοπικές διακυμάνσεις στο χρόνο των παλμών τους να μπορούν να αποκαλύψουν τη διέλευση των βαρυτικών κυμάτων. Το δεύτερο είναι να χαρτογραφηθεί ένα πολύ αμυδρό σήμα από το ουδέτερο αέριο υδρογόνο μέσω της ιστορίας του σύμπαντος ακριβώς από την εποχή που σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες. "Ένα τεράστιο φάσμα άλλων επιστημών είναι δυνατό", λέει ο Diamond.

Η SKA μόλις αρχίζει να θέτει τους ερευνητικούς στόχους για τη δεύτερη φάση, λέει ο Diamond, και αυτοί θα λάβουν αποφάσεις για το μέγεθος του τελικού οργάνου, το οποίο πιθανότατα θα έχει περίπου 2000 πιάτα στην Αφρική και έως και ένα εκατομμύριο δίπολα στην Αυστραλία. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του υλικού λήψης δεν είναι ριζική απόκλιση από αυτό που υπάρχει σήμερα. Είναι ο χειρισμός δεδομένων, ο υπολογισμός και το λογισμικό που παραμένουν αναπόδεικτα. "Αυτή είναι η μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζουμε", λέει ο Diamond.

Η μείωση του SKA1 είναι λίγο απογοητευτική, αναγνωρίζει ο Best. "Αλλά δεν αλλάζει τα πράγματα. Η πρόθεση για το πλήρες ΣΚΑ είναι η ίδια, απλώς υπάρχουν λιγότερα στην πρώτη φάση", λέει.