平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)项目

2019年10月19日18:45:49平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)项目已关闭评论 92 views

平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)项目

在夜间运行的SKA1。图为SKA反射面天线和低频孔径阵列,背景为MeerKAT和ASKAP反射面天线

平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜,其接收面积达一平方公里。 SKA将为现阶段的工程技术和研发水平带来质的飞跃。目前,其准备工作及详细设计进展顺利。作为历史上最大的科学工程之一,SKA将汇集世界上最好的科学家、工程师和决策者来共同完成此工程。

规模空前

SKA最终将建设上千面反射面天线和一百多万个低频天线。天文学家能够利用它观察整个天空,并监测天空中从未有过的细节。

其独特的配置使其具备无可匹敌的观测范围,且在很大程度上超过了哈勃太空望远镜的图像分辨率质量。

它将具有对空中大片区域成像的能力,其他巡天望远镜从未完成过在如此高灵敏度上开展如此规模的壮举。在未来几十年里,随着其他一系列大型光学和红外线望远镜的建造并被发射到太空,SKA将完美地增强、补充和引领科学发现的方式。

 共同主办

因为科技原因,南非台地高原地区(South Africa’s Karoo region)和西澳大利亚莫奇森郡(Western Australia’s Murchison Shire)被选为共同主办地点。

高中频反射面天线将主要建设在以南非台地高原沙漠为核心的非洲大陆。低频天线将主要建设在澳大利亚莫奇森郡。

 全球性努力

10个成员国是SKA项目的基石。目前,约有超过20个国家的约100个组织参与了SKA的设计和开发。世界顶级的科学家和工程师们将设计开发一个能承担海量数据传输储存与处理的超级计算机,其所涉及到的网络技术,现存任何计算机都将无法比拟。

 分阶段实施

SKA将分阶段开发。包括详细设计、技术实现、工程研发、合同准备等在内的建设准备阶段,将从2012年开始并持续到2017年,为SKA1的建设做好准备。

SKA建设分两个主要阶段,SKA1将从2018年持续到2023年,该阶段将在澳大利亚建设500多台低频天线,每台大约包含250个独立天线;在南非建设约200个反射面天线,并将MeerKAT64面天线作为先导单元。

两个台址的望远镜阵列都将在SKA2完成建造,并计划在2030年左右开始完全运行,届时SKA将有约2000个高中频反射面天线和孔径阵列以及一百万个低频天线。

2020年,SKA的部分阵列将开始进行科学观测。

望远镜和阵列

SKA主要设施包括反射面天线、低频孔径阵列,这些都将在未来几年里,由图纸变成现实。

平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)项目

最终将在南非及非洲其他地区建成上千个中高频15米反射面天线

平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)项目

最终将在澳大利亚西部建成约一百万面低频天线

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SKA成本

2013年7月,SKA董事会通过以下决议:

“根据SKA组织总干事的建议,SKA董事会要求SKA办公室在建造费用不超过6.5亿欧元的条件下,继续进行SKA1的设计。在项目设计和建设过程中,SKA办公室和包括SKA工程咨询委员会(SEAC)在内的咨询机构将通力合作,通过进行基线设计的科学和工程评估,以使得SKA1项目的开展符合该预算。这一决定与建设一个令人兴奋的、下一代具有转换科学能力的望远镜的初始目标相一致。

在成功重定基线之后,各研发团队根据重订的基线来改善设计方案。SKA1的研发工作根据其预算正有序开展。

整个SKA建设阶段(包括SKA1和SKA2)预算的制定目前仍未确定。任何预算必须基于工程建设所需成本。

SKA各任务包的成本将在2015年制定,现阶段正在进行各任务包的初步设计评审(Preliminary Design Review, PDR)。一些计划在SKA2建造的项目现在仍处于设计初期,其后续制造、安装、运行成本现在还无法估计。因此完整的SKA的建设成本将在对工程设计研发工作进行有效评估后再提交董事会。

 先导和探路者

在SKA成型之前,一系列称为先导和探路者的演示望远镜和系统已经在世界各地运行或研发,相关技术为SKA的发展铺平了道路。

 关键科学目标

SKA将引领科学技术的巨大改变,在天文观测领域开辟出新的天地。SKA科学家们将聚焦望远镜各关键科学目标,这些科学目标每一个都将重新定义我们对已知的空间的理解。

挑战爱因斯坦相对论的极限;观测宇宙大爆炸后如何形成第一个恒星和星系;通过观测前所未有的细节,帮助科学家了解被称为暗能量的神秘力量的本质;通过理解宇宙磁场作用从而获得诺贝尔物理学奖……还有我们最渴望得知的,人类在宇宙中是否孤独。通过聚焦这些问题,SKA将真正走在科学研究的前沿。

SKA早期科学观测预计于2020年开始。

 SKA 成员

SKA组织的成员来自10个国家:澳大利亚、加拿大、中国、印度、意大利、新西兰、南非、瑞典、荷兰和英国。这个全球性组织由位于英国曼彻斯特Jodrell Bank天文台的非营利公司SKA组织(SKA Orgnisation, SKAO)管理。

 


平方公里阵列射电望远镜(SKA)是国际天文界计划建造并运行50年的世界最大综合孔径射电望远镜项目,致力于回答关于宇宙的一些基本问题,如天体形成、星系演化、引力本质、暗能量、暗物质等,涉及天文、无线电、信息科学、系统科学等基础与高新技术领域。

SKA由全球多个国家参与筹建,项目建设准备阶段由2011年正式成立的非盈利的独立法人科研组织——SKA组织(SKAO)管理,致力于建立SKA组织管理架构、制定规则政策、研发关键技术、设定科学目标、估算成本和拟定建造计划。SKAO总部设在英国,两个台址国分别为澳大利亚和南非(南非联合其他8个非洲国家作为台址)。目前,澳大利亚、加拿大、中国、法国、印度、意大利、荷兰、新西兰、南非、西班牙、瑞典和英国等12个成员国参与SKA建设准备阶段(2012-2019年)。

为保证SKA建设和运行阶段各成员国提供稳定的经费支持,各成员国议定通过谈判建立具有法律约束力的政府间国际组织,协调管理未来SKA项目的建设和运行。经过三年多的政府间谈判,2019年3月12日,中国、澳大利亚、意大利、荷兰、葡萄牙、南非和英国等七个国家的政府代表在意大利首都聚首签署了天文台公约,成为SKAO这个政府间国际组织的创始成员国。

新西兰政府于2019年7月4日宣布退出本计划。

weinxin
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