미어캣

MeerKAT
미어캣
MeerKAT Radio Telescope.jpg
미어캣형 요리
대체 이름카루 어레이 망원경
일부남아프리카 전파 천문대
장소미어캣 국립공원, 카루 후글랜드 지방 자치체, 남아프리카공화국 노던케이프, 나막와 지방 자치체
좌표30°42°48°S 21°26°35°E/30.71322°S 21.44306°E/ - 30.71322, 21.44306좌표: 30°42°48°S 21°26°35°E / 30.71322°S 21.44306°E / -30.71322, 21.44306 Edit this at Wikidata
조직과학혁신부
미국 국립 연구 재단 Edit this on Wikidata
파장3cm(10.0GHz)~30cm(1,000MHz)
초광2016년 7월 16일
망원경 스타일무선 간섭계
망원경 수64개
직경13.5 m (44 피트 3 인치)
집하 영역9,0002 m (97,000 평방 피트)
웹 사이트www.sarao.ac.za Edit this at Wikidata
MeerKAT is located in South Africa
MeerKAT
MeerK의 위치AT
Commons 관련 매체
[Wikidata에서 편집]

원래 카루 배열 망원경인 미어캣은 남아프리카공화국 북부 케이프 미어캣 국립공원에 있는 64개의 안테나로 구성된 전파 망원경이다.2003년 남아프리카공화국은 아프리카에 Square Kmerre Array(SKA) 전파망원경을 유치하는 데 관심을 표명했고, 현지에서 설계되고 건설된 MeerKAT는 SKA의 1단계에 통합되었다.미어캣은 2018년에 출범했다.

미어캣은 남아프리카공화국의 Herdos Epoque of Reionization Array(HERA)와 서호주의 두 개의 전파 망원경, 호주 SKA 패스파인더(ASKAP)와 머치슨 와이드필드 어레이(MWA)와 함께 최종 SKA의 4대 전조 중 하나이다.

역사

MeerKAT는 Hydrogen Epoch of Reionization Array(HERA), Australian SKA Pathfinder(ASKAP) 및 MWA(Murchison Widefield [1]Array)와 마찬가지로 SKA-mid 어레이의 선구자입니다.

묘사

Karoo의 SKA 사이트에 있으며 SKA-mid 기술과 과학의 경로파인더입니다.남아프리카 전파천문대와 남아프리카 산업 내 엔지니어에 의해 설계되었으며, 대부분의 하드웨어와 소프트웨어는 남아프리카에서 조달되었습니다.그것은 각각 직경 13.5m의 64개의 안테나와 극저온 수신기를 갖추고 있다.안테나에는 4개의 수신기가 있으며, 3개의 빈 위치 중 하나는 맥스플랑크 전파천문학연구소(MPIfR)가 제공하는 S-밴드 수신기로 채워질 것이다.어레이 구성에서는 61%의 안테나가 직경 1km 내에 배치되어 있으며 나머지 39%는 반경 4km [citation needed]내에 분산되어 있습니다.

수신기의 출력은 안테나에서 즉시 디지털화되어 디지털 데이터 스트림은 매립형 광섬유를 통해 Karoo Array Processor Building(KAPB)으로 전송됩니다.안테나 신호는 CBF(Correlator/Beamformer) 디지털 신호 프로세서에 의해 처리됩니다.CBF의 데이터는 Science Processor 컴퓨터 클러스터 및 디스크 스토리지 모듈로 전달됩니다.또한 MeerKAT 안테나 데이터는 펄서 및 고속 무선 버스트(FRB) 검색 엔진, 정밀 펄서 타이밍 시스템 및 SETI 신호 프로세서를 포함하여 CBF를 통해 다수의 사용자 제공 디지털 백엔드에서도 사용할 수 있습니다.TFR(Time and Frequency Reference) 시스템은 디지터 및 기타 망원경 서브시스템에 필요한 클럭 및 절대시간 신호를 제공한다.이 TFR 시스템은 2개의 수소 매저 클럭, 2개의 루비듐 원자 클럭, 정밀 결정 발진기 및 [citation needed]UTC를 사용한 시간 전송을 위한 GNSS 수신기 시스템 세트로 구성됩니다.

KAPB에 위치한 대규모 컴퓨팅 및 디지털 신호 처리 시스템은 민감한 무선 수신기와 간섭하는 기기의 무선 신호를 방지하기 위해 큰 차폐 챔버(또는 패러데이 케이지)에 수용됩니다.KAPB 자체는 지면 아래에 부분적으로 묻혀 있어 추가적인 무선 주파수 간섭(RFI) 보호를 제공하고 온도 안정성을 제공합니다.또한 KAPB에는 [2]현장 전체에 연속 전원을 공급하는 3개의 디젤 로터리 UPS 장치를 포함하여 현장 전체에 대한 전력 조절 시설이 있습니다.

장거리 광섬유는 케이프타운의 고성능 컴퓨팅 센터(CHPC) 및 SARAO 사무소로 데이터를 전송하고 케이프타운의 SARAO 운영 센터로의 제어 및 모니터링 링크를 제공합니다.망원경 데이터 처리 및 감소는 MeerKAT SP 시스템이 제공하는 컴퓨팅 설비 및 MeerKAT [citation needed]사용자가 제공하는 기타 고성능 컴퓨터 설비에서 실행됩니다.

사양

2018년 7월[3] 출범한 미어캣은 직경 13.5m의 64가지 요리로 구성되며, 오프셋 그레고리 [4]구성으로 구성되어 있습니다.오프셋 접시 구성이 선택된 이유는 그 막힘 없는 개구부가 타협 없는 광학 성능과 감도, 뛰어난 이미징 품질 및 위성 및 지상 송신기로부터의 불필요한 무선 주파수 간섭에 대한 양호한 거부감을 제공하기 때문입니다.또한 1차 및 2차 초점 영역에 여러 수신기 시스템을 설치할 수 있도록 지원하며, 미드밴드 SKA [5]개념의 기준 설계입니다.

MeerKAT는 심층 연속체, 편광 및 스펙트럼 라인 이미징, 펄서 타이밍 및 과도 탐색을 포함한 광범위한 관찰 모드를 지원한다.이미징 파이프라인을 포함한 일련의 표준 데이터 제품이 제공된다.사용자 제공 계측을 지원하기 위해 다수의 "데이터 스피것"을 사용할 수도 있습니다.높은 신뢰성을 확보하여 낮은 운영 비용과 고가용성을 실현하기 위해 설계와 자격인정에 상당한 노력을 기울일 계획입니다.

사양
안테나 수 64
접시 직경 13.5 m
최소 기준선 29미터
최대 기준선 8km
주파수 대역(수신기) 0.58~1.015GHz
1 ~ 1.75 GHz
8 ~ 14.5 GHz
1.4GHz에서의 연속체 이미징 다이내믹 레인지 60 dB
1.4GHz에서의 라인 투 라인 다이내믹 레인지 40 dB
1.4GHz에서의 Mosaicing 이미징 다이내믹 레인지 27 dB
-3dB 빔에 걸친 선형 편파 교차 커플링 - 30 dB

MeerKAT의 64가지 요리는 두 가지 컴포넌트에 걸쳐 배포됩니다.

  • 식기의 70%가 함유된 고밀도 내부 구성품.이들은 평균 분산 300m, 최단 기준선 29m, 최장 기준선 1km의 가우스 분포로 2차원 방식으로 분포된다.
  • 접시의 30%를 포함한 외부 부품.또한 평균 산포는 2,500m이고 가장 긴 기준선은 8km인 2차원 가우스 분포로 분포되어 있다.

공사일정

2014년 첫 미어캣 망원경 받침대

간섭 망원경의 건설 경험을 쌓기 위해, 카루 어레이 망원경의 구성원들은 2005년과 [6]2007년 사이에 케이프 타운의 남아프리카 천문대에서 단계적 실험 시연기(PED)를 제작했다.

2007년, 15미터(49피트)의 eXperimental Development Model Telescope(XDM)가 [7]MeerKAT의 테스트 베드 역할을 하기 위해 Harte beesthoek Radio Astronomy Observatory에 세워졌다.

이 사이트에 MeerKAT Premarate Array(MPA – KAT-7이라고도 함)를 구축하는 [8]것은 2009년 8월에 시작되었습니다.2010년 4월, 최초의 7개의 접시 중 4개가 통합된 시스템으로 연결되어 최초의 천체 간섭 이미지를 생성했다.2010년 12월, Harte beesthoek 전파 천문대 26m 접시와 KAT-7 [9]접시의 매우 긴 기준선 간섭계(VLBI) 가장자리가 성공적으로 검출되었다.

미어캣을 [10]2012년까지 완공하겠다는 당초 계획에도 불구하고, 예산 구조조정으로 인해 2010년 말에 공사가 중단되었다.나레디 판도르 과기부 장관은 이번 중단이 SKA 프로젝트에 차질을 빚거나 '외부 고려 사항'[11]을 나타내지 않았다고 부인했다.MeerKAT 건설은 2010/11년과 2011/[12]12년에 자금을 받지 않았습니다.2012년 남아프리카공화국 국가 예산은 [13]2015년까지 미어캣 안테나 15개만 완공할 것으로 예측했다.

MeerKAT 안테나의 마지막 철근 콘크리트 기초는 2014년 2월 11일에 완성되었습니다.약3 5000m의 콘크리트와 570톤 이상의 강철이 9개월 [14]동안 64개의 기지를 건설하는 데 사용되었습니다.

미어캣은 3단계로 완료될 예정이다.첫 번째 단계에는 모든 안테나가 포함되지만 첫 번째 수신기만 장착됩니다.750MHz의 처리 대역폭을 사용할 수 있습니다.2단계와 3단계에서는 나머지 2개의 리시버가 장착되고 처리 대역폭이 최소 2GHz로 증가하며 목표는 4GHz입니다.64개의 MeerKAT 안테나 구축이 모두 완료된 상태에서 [15]기기가 올바르게 작동하는지 확인하기 위한 검증 테스트가 시작되었습니다.이에 따라 미어캣은 2018년 하반기에 가동될 예정이며, 이 어레이는 과학 작업을 위해 온라인으로 제공될 예정입니다.

취임식

2018년 7월 13일, 남아프리카 공화국의 부통령 데이비드 마부자는 미어캣 망원경을 출범시켰고, 미어캣이 제작한 이미지를 공개했는데, 미어캣은 우리 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 지역의 전례 없는 세부 정보를 공개했다.

Karoo 사이트에서 133개의 SKA 접시가 구축되어 가동되면 64개의 MeerKAT 안테나가 SKA Mid Frequency Array의 단계1에 통합됩니다.그 결과 SKA 어레이용 안테나는 총 197개가 됩니다.현재 MeerKAT와 관련된 모든 인프라스트럭처가 SKA 어레이로 전송됩니다.KAPB는 SKA Mid에 필요한 추가 장비를 수용할 수 있는 용량을 갖추고 있습니다.

MeerKAT 페이싱 스케줄
2011
전구체(KAT-7)		 2016
MeerKAT 단계 1		 2018
MeerKAT 단계2 및 3
접시의 수 7 64 64
수신기 대역(GHz) 0.9 – 1.6 1.00 – 1.75 0.58 – 1.015
1.00 – 1.75
8 – 14.5
최대 처리 대역폭(GHz) 0.256 0.75 2(패키지 4)
최대 기준선(km) 0.2 8 20
최소 기준선(m) 20 29 29

과학의 목적

미어캣 조사의 과학적 목표는 미어캣이 SKA의 1단계 과학 추진요인과 일치하며 미어캣이 SKA의 선구자로 지정된 것을 확인시켜 준다.미어캣에서의 5년간의 관측 시간은 연구를 위해 시간을 신청한 선도적인 천문학자들에게 할당되었다.

위치

남아프리카 과학기술부는 NRF와 SARAO를 통해 남아프리카 SKA 사이트의 인프라에 7억 6천만 R 이상을 투자했습니다.미어KAT를 위해 구축된 인프라의 혁신적인 설계와 엔지니어링, RFI 저소음 환경, 유리한 물리적 현장 특성 및 현장 기술 전문성은 Karoo의 부지를 다른 전파 천문학 실험에 이상적인 장소로 자리매김시켰다.

HERA(Hydrogen Epoch of Reionization Array) 전파 망원경은 남아프리카공화국 SKA 현장에 함께 배치된 기기 중 하나이다.HERA는 우주의 수명 초기에 형성된 최초의 별과 은하에서 오는 전파 신호를 처음으로 감지하도록 고안되었습니다.남아프리카의 엔지니어와 과학자들은 미국 캘리포니아 버클리 대학과 영국 케임브리지 대학에서 동료들과 함께 HERA를 구축하고 HERA의 독특하고 기초적인 과학적 능력을 활용하기 위해 협력하고 있습니다.

SA SKA 현장에서 구축된 다른 실험으로는 PAPER(이온화 시대를 조사하는 정밀 배열)와 C-BASS(C-Band All Sky Survey)가 있다.

미어캣과 SKA 및 기타 전파 천문학 기구에 대한 카루 사이트의 장기적 생존을 보장하기 위해 남아프리카 의회는 2007년 천문 지리학적 어드밴티지법을 통과시켰다.이 법은 과학기술부 장관에게 천문학 및 관련 과학적 노력에 전략적으로 중요한 지역을 규제를 통해 보호할 권한을 부여한다.

검출

2019년 9월, 남아프리카의 미어캣 전파 망원경을 사용하는 국제 천문학자들은 우리 은하 중심 [16]위아래로 수백 광년 떨어진 거대한 풍선 같은 구조를 발견했다.

남아프리카공화국 및 SKA 과학기술

미어캣의 설계와 시공에 있어서 남아프리카의 엔지니어가 얻은 경험은, SKA의 설계에 계승되어 리스크와 개발 코스트를 삭감하고 있습니다.SARO의 남아프리카계 엔지니어 및 남아프리카계 산업 파트너들은 11개의 SKA 엔지니어링 설계 컨소시엄 중 7개 컨소시엄에 참가하여 국제적으로 분산된 컨소시엄에 종사하는 직원의 약 10%를 기여하고 있습니다.남아프리카공화국 인프라 컨소시엄과 조립, 통합, 검증(AIV) 컨소시엄은 SARAO가 주도하고 있으며, 남아프리카공화국에서는 DISH 컨소시엄, 과학 데이터 프로세서(SDP) 컨소시엄, 신호 및 데이터 전송(SADT) 컨소시엄, 망원경 컨소시엄에 참여하고 있다.어레이 컨소시엄.남아프리카의 엔지니어들은 5개의 컨소시엄의 시스템 엔지니어링 측면을 감독해왔다.SARAO는 SKAO와 MOU를 체결하여 SKA 서브시스템 개발을 계속하는 브리징 액티비티에 자원을 제공하고 있습니다.이것에 의해, 컨소시엄은 작업을 종료했습니다.SARO는 Financial Assistance Program(FAP) 자금 지원 이니셔티브를 통해 이전 컨소시엄 작업 및 향후 브리징 활동에 대한 남아프리카공화국 산업 파트너의 참여를 촉진한다.

SARAO 및 남아프리카 대학의 과학자들은 다양한 SKA Science Working Group(SWG)에 소속되어 있으며, SKA Science Book의 논문 저자의 약 10%가 남아프리카 기관 소속이다.MeerKAT Large Science Projects(LSP; 대형 과학 프로젝트)는 SKA의 과학 사례와 밀접하게 연계되어 있으며 LSP 팀과 관련 SWG 간에 많은 구성원이 중복되어 있습니다.

아프리카 전파 천문학 능력 개발

SKA와 MeerKAT 망원경의 설계, 구축 및 운용에 필요한 기술을 개발하고, 이러한 전파 망원경을 연구에 최적으로 사용하기 위해, SARO는 2005년에 용량 개발 프로그램을 시작했다.이 프로그램은 SARAO의 운영에 완전히 통합되어 있으며, 미어캣과 SKA가 남아프리카에서 성공하기 위해 필요한 우수한 연구자, 엔지니어 및 장인을 개발하고 유지하기 위해 고안되었습니다.지금까지 이 프로그램은 모든 관련 학술 수준과 다양한 관련 자격에 대해 1,000개 이상의 장학금과 펠로우십을 제공했습니다.이 프로그램은 지난 14년간 전파 천문학에 대한 낮은 저변에서 상당한 전문지식을 개발하는 데 성공했기 때문에 해외의 학계 동료들이 갈망하고 있다.

과학 프로젝트 리서치 리더
아인슈타인의 중력 이론과 중력 복사 시험 – 펄서 관측을 통해 수수께끼의 중성자 별들의 물리학을 조사합니다. 호주, Swinburne 천체물리학 및 슈퍼컴퓨팅 센터 Matthew Bailes 교수
LADUMA(MeerKAT [17]어레이로 먼 우주를 바라보다) – 초기 우주의 중성 수소 가스에 대한 초심도 조사. 남아프리카공화국 케이프타운 대학교 사라 블라이스 박사
네덜란드, 유럽우주국, Benne Holne Holwerda
Andrew Baker 박사(미국, Rutgers University
MERSER(MeerKAT Search for Molines in Reionization) – 초기 우주에서 분자 수소 역할을 조사하기 위해 높은 적색 편이(z>7)의 CO를 찾습니다. 영국 옥스퍼드 대학교 이안 헤이우드 박사
먼 연속체 선원에 대해 흡수된 원자 수소와 OH 선에 대한 MeerKAT 흡수 선 조사(OH 선비는 초기 우주의 기본 상수의 변화에 대한 단서를 제공할 수 있음) 네덜란드 천문학자 Neeraj Gupta 박사
Raghunathan Srianand 박사, 인도 천문 및 천체물리학 대학간 센터
MHONGOOSE(MeerKAT HI 관측: 남쪽 방출자 관측) – 다양한 유형의 은하, 암흑 물질 및 우주 거미줄에 대한 조사. 남아프리카공화국 케이프타운 대학교 Erwin de Blok 교수
TRAPUM(Transients and Pulsars with MeerKAT) – 새롭고 이국적인 펄서 검색 및 조사. Jodrell Bank Center for Astrophysics, 영국
독일 막스플랑크 전파천문학연구소 마이클 크레이머 교수
Fornax 성단에 대한 MeerKAT HI 조사(성단 환경의 은하 형성 및 진화). 네덜란드 천문학자 파올로 세라 박사
MeerGAL(MeerKAT 고주파 은하면 조사) – 은하 구조와 역학, 이온화 가스의 분포, 재조합 선, 성간 분자 가스 및 메저. 영국 Hertfordshire 대학교 Mark Thompson 박사
샤밀라 괴드하트 박사(SKA 남아프리카공화국, 남아프리카공화국)
MAYEE(MeerKAT International Giga Herz Tiered Extraganic Extragic Explacy Experiation Survey) – 초기 전파 은하에 대한 심층 연속체 관측. 남아프리카공화국 케이프타운 대학 Kurt van der Hayden 박사
Matt Jarvis 박사, 남아프리카공화국 웨스턴케이프 대학교 및 영국 Hertfordshire 대학교
ThunderKAT(The Hunt for Dynamic and Spreative Radio Transients with MeerKAT) – 감마선 폭발, 신생 및 초신성, 새로운 유형의 과도 무선 소스. 남아프리카공화국 케이프타운 대학교 패트릭 바우트 교수
영국 사우샘프턴 대학교 Rob Fender 교수
인텔리전트 라이프에 대한 획기적인 리스닝 검색, 보상 조사(SETI 등) Andrew Siemion 박사, 버클리 SETI 연구 센터, 캘리포니아 대학교, 버클리, 미국

아프리카 초장기선 간섭계 네트워크(AVN)

아프리카 초장기선간섭계(VLBI) 네트워크(AVN)는 아프리카 대륙에 SKA를 구축하기 위한 중요한 발전입니다.AVN 프로그램은 SKA 아프리카 파트너 국가(보츠와나, 가나, 케냐, 마다가스카르, 모리셔스, 모잠비크, 나미비아 및 잠비아)에서 전파 망원경의 제작, 유지, 운용 및 사용을 위한 기술과 지식을 이전한다.

MeerKAT는 또한 전 세계 모든 주요 전파 천문 관측소와 함께 글로벌 VLBI 운영에 참여할 것이며, 글로벌 VLBI 네트워크의 민감도를 상당히 높일 것입니다.미어캣의 또 다른 잠재적 과학적 목표는 외계 지적 생명체 탐사에 참여하고 NASA와 협력하여 우주 탐사선에서 정보를 다운로드하는 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Precursors and pathfinders". SKA: Square Kilometre Array (Public Website). Retrieved 22 December 2020.
  2. ^ Campbell, Keith. "SA radio telescope soon to start component and system tests with first two dishes". www.engineeringnews.co.za. Retrieved 18 January 2021.
  3. ^ "MeerKAT radio telescope inaugurated in South Africa – reveals clearest view yet of centre of the Milky Way". 13 July 2018. Retrieved 9 November 2019.
  4. ^ "SKA Africa eNews". SKA South Africa Project. Archived from the original on 15 October 2010. Retrieved 27 October 2010.
  5. ^ "MeerKAT Concept Design Review". MeerKAT. Archived from the original on 14 October 2010. Retrieved 29 May 2011.
  6. ^ "History of PED". Karoo Array Telescope. Retrieved 4 January 2010.
  7. ^ "Progress with KAT – XDM". Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory. Retrieved 30 June 2009.
  8. ^ Campbell, Keith (29 May 2009). "Radio telescope project advances with issue of tender". Martin Creamer Engineering News.
  9. ^ 첫 번째 HartRAO-KAT-7 VLBI 프링지 신호 신기능 2012년 3월 11일 Wayback Machine에서 아카이브
  10. ^ 과학기술부 예산안 투표 2009/10년 연설, 2009년 6월 18일
  11. ^ SQA(평방킬로미터 어레이) 프로젝트 계획 스케줄 상태 판도르 2010년 11월 9일
  12. ^ 남아프리카 공화국 국가 예산 – 국가 지출 추정치, 표 34.6 "연구, 개발 및 혁신" 766 페이지
  13. ^ 남아프리카 공화국 국가 예산 – 국가 지출 추정 페이지 764
  14. ^ "MeerKAT telescope foundations complete". Phys.org. 11 February 2014.
  15. ^ Tshangela, Lebo (16 May 2018). "MeerKAT telescope is complete". SABC News. Retrieved 25 May 2018.
  16. ^ "South Africa's MeerKAT telescope discovers giant radio 'bubbles' at centre of Milky Way". Public Website. 12 September 2019. Retrieved 12 November 2019.
  17. ^ "Home page for the LADUMA (Looking at the Distant Universe with the MeerKAT Array) survey". Archived from the original on 15 March 2016. Retrieved 19 August 2011.
외부 비디오
video icon 크리머 미디어의 섀넌 오도넬이 미어캣 전파망원경에 대해 기고하고 있는 키스 캠벨 수석 편집자와 이야기를 나누고 있습니다.2009년 4월 24일

외부 링크

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