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平方千米阵

平方千米阵（英语：Square Kilometre Array，缩写为SKA）是一个政府间国际无线电望远镜项目，正在澳洲（低频）和南非（中频）建造。 合并基础设施、平方千米阵列天文台 (SKAO) 和总部位于英国的卓瑞尔河岸天文台。 SKA核心正在南半球建造，因为银河系的视野最好，无线电干扰也最少。

平方千米阵
Artist's impression
基本资料
位置Meerkat National Park[*]、穆尔奇森无线电天文台[*], 南非、澳大利亚
坐标30°43′16″S 21°24′40″E / 30.72111°S 21.41111°E / -30.72111; 21.41111 and 26°41′49.3″S 116°37′52.6″E / 26.697028°S 116.631278°E / -26.697028; 116.631278
建筑1期 2018年-2023年
2期 2023年-2030年
[1]
启用2027年 (projected)
望远镜型式电波干涉仪[*]、相位阵列
集光面积1 平方千米
www.skao.int
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平方千米阵计划是计谋划中的下一代巨型射电望远镜阵列，工作在0.10–30GHz的波段，有效接收面积可以达到大约1平方公里，灵敏度将比目前世界上最大的射电望远镜还要高50倍。平方千米阵将由上千台天线组成，其中有一半天线位于中央直径5公里的区域内，另有四分之一的天线散布在周围150公里的区域内，其余的分布在大约3000公里的范围内，呈螺旋形排列。平方千米阵预计能够探测到宇宙大爆炸之后第一代恒星和星系形成时发出的电磁波、揭示磁场在恒星和星系演化过程中的作用、探测暗能量产生的种种效应，甚至有人希望能够接受到地外智慧生命发出的无线电信号。

平方千米阵计划始于1993年。在国际无线电科联在日本京都举行的大会上，10个国家的天文学家联合提议建造接受面积为1平方公里的巨型射电望远镜阵。初期选址有澳大利亚、南非、中国、阿根廷四个国家参加了角逐。2006年9月，中国和阿根廷的方案分别由于地理条件以及电离层不稳定而遭到否决[2]。澳大利亚和南非因良好的无线电环境成为最后的候选者。澳大利亚的候选台址位于其西部，距离米卡萨拉（Meekatharra）大约100公里，南非候选站址位于北开普省的卡鲁盆地，距离卡那封（Carnarvon）大约95公里，部分天线将位于博茨瓦纳、纳米比亚、莫桑比克、马达加斯加、毛里求斯、肯尼亚、加纳等周边国家。

平方千米阵计划将于2008年左右选定最终建造地点，2010年开始建造，2015年试运行，2020年开始全面运行。整个项目预计将耗资16亿美元[3]。

2012年5月25日，计划团队原定于2016年开始在南非、澳洲等地兴建平方千米阵[4]。但在多次延期和费用上升之后，加上预期计划不会在当地有基建工程[5]。2019年3月12日，澳大利亚、中国、意大利、荷兰、葡萄牙、南非、英国共七个创始成员国在罗马签署SKA天文台公约[6]。新西兰政府于2019年7月4日宣布退出本计划[7]。2021年8月31日，中华人民共和国批准《成立平方公里阵列天文台公约》[8]。

历史 编辑

平方公里阵列 (SKA) 最初构思于 1991 年，并于 1993 年成立了一个国际工作小组。这导致了 2000 年第一份协议备忘录的签署。[9]

在规划初期，中国竞相主办SKA，提议在西南省份的天然石灰岩洼地（喀斯特地形）中建造几个大型碟形天线； 中国将他们的提议命名为"平方公里射电合成望远镜"（Kilometer-square Area Radio Synthesis Telescope, KARST）。[10][11]

 
位于卓瑞尔河岸的平方公里阵列 (SKA)总部，背景是洛弗尔望远镜。

2011年4月，英国柴郡曼彻斯特大学卓瑞尔河岸天文台(Jodrell Bank Observatory)被宣布为计划总部所在地。 2011年11月，平方公里阵列 (SKA)组织作为一个政府间组织成立[12]，该计划从合作转变为独立的非营利公司。[13]

先驱设施、探路者和设计研究 编辑

许多团体正在全球致力于开发 SKA 所需的技术和流程。 他们对国际 SKA 计划的贡献可分为：先驱设施、探路者或设计研究。

  • 先驱设施：位于两个 SKA 候选地点之一的望远镜，正在进行 SKA 相关活动。
  • 探路者：执行 SKA 相关技术、科学和操作活动的望远镜或计划。
  • 设计研究：对 SKA 设计的一个或多个主要子系统的研究，包括原型的构建

先驱设施 编辑

 
CSIRO在西澳大利亚 MRO 的ASKAP天线

澳大利亚平方千米阵探路者 编辑

主条目：澳大利亚平方千米阵探路者

澳大利亚平方千米阵探路者 (ASKAP) 是一个耗资 1 亿澳元的项目，建造了一个由 36 个 12 米天线组成的望远镜阵列。 它采用先进的创新技术（例如相控阵馈源）来提供宽广的视野（30 平方度）。 ASKAP 是由联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)在默奇森射电天文台(MRO)站点建造的，该站点位于西澳大利亚中西部地区的布尔迪(Boolardy)附近。 全部36个天线及其技术系统已于2012年10月正式启用。[14]

MeerKAT 编辑

 
卡鲁 Meerkat National Park 的 MeerKAT 望远镜
主条目：MeerKAT

MeerKAT是南非北开普省卡鲁地区的一个项目，由 64 个直径 13.5 米的碟形阵列组成，是世界一流的科学仪器，也是为了帮助“平方千米阵”(SKA) 开发技术而建造的。

默奇森宽场阵列 (MWA) 编辑

默奇森宽场阵列（英语：Murchison Widefield Array）(Murchison Widefield Array, MWA)[15]是一个工作频率范围为 80-300 MHz 的低频射电阵列，于 2018 年开始在西澳大利亚默奇森射电天文台站点升级运作。

探路者 编辑

艾伦望远镜阵 编辑

主条目：艾伦望远镜阵

加州的艾伦望远镜阵使用创新的 6.1m 偏移格里高利碟形天线，配备宽频单馈源，覆盖频率从 500 MHz 到 11 GHz。 到 2017 年，投入运作的 42 元件阵列将扩展到 350 个元件。[何时？] 碟形设计探索了低成本制造方法。[21]

低频阵列 编辑

主条目：低频阵列

国际低频阵列(Low-Frequency Array, LOFAR)望远镜是一个由荷兰主导的耗资 1.5 亿欧元的项目，是一个遍布北欧的新型低频相控孔径阵列。 它是一款覆盖 10 至 240 MHz 低频的全电子望远镜，于 2009 年至 2011 年上线。

设计研究 编辑

项目风险与反对 编辑

南非优先天文地点的潜在风险受到2007年《天文学地理优势法案》的保护[22]。 该法案专门支持南非 SKA 申办，禁止所有可能危及核心天文仪器科学运作的活动。 2010 年，当荷兰皇家壳牌公司申请使用水力压裂法勘探卡鲁地区页岩气时，人们对执行这项法律的意愿提出了担忧，这项活动可能会增加该地点的无线电干扰。[23]

平方千米阵的科学目标 编辑

平方千米阵选择了以下五个主题作为其主要项目。[24]

参考文献 编辑

  1. ^ The project timeline. SKA Organisation. [2014年10月28日]. （原始内容存档于2014年10月28日）. 
  2. ^ Jodrell Bank News Release, 2006年9月28日
  3. ^ Amos, J. Nations vie for giant telescope, 2006年9月28日, BBC新闻.
  4. ^ 平方千米陣網站. [2012-05-28]. （原始内容存档于2012-05-28） （英语）. 
  5. ^ Australia - SKA Telescope. SKA. 2014 [22 May 2014]. （原始内容存档于2014-06-15）. 
  6. ^ 中国等七国正式签署平方公里阵SKA天文台公约. [2021-09-05]. （原始内容存档于2021-09-05）. 
  7. ^ 新西兰宣布退出平方千米阵. Solidot. 2019-07-05 [2019-07-05]. （原始内容存档于2019-07-05） （中文（简体））. 
  8. ^ 中国SKA正式启动！. [2021-09-05]. （原始内容存档于2021-09-05）. 
  9. ^ SKA Timeline - SKA UK. 
  10. ^ Nan, R.; et al. Kilometer-square Area Radio Synthesis Telescope—KARST (PDF). 16 June 2002. （原始内容存档 (PDF)于5 October 2016）. 
  11. ^ Su, Yan; et al. An Optimal Design of Array Configuration of KARST for SKA (PDF). Acta Astronomica Sinica. Feb 2003, 44: 31. Bibcode:2003AcASn..44S..31S. （原始内容存档 (PDF)于3 March 2016）. 
  12. ^ First country has approved participation in constructing the largest telescope the world has ever known. 20 August 2019. 
  13. ^ The organisation. SKA Organisation. [21 May 2012]. （原始内容存档于4 September 2012）. 
  14. ^ Osborne, Darren. Outback observatory open for business - ABC News (Australian Broadcasting Corporation). ABC News (Abc.net.au). 5 October 2012 [7 October 2012]. （原始内容存档于7 October 2012）. 
  15. ^ MWA - Home. www.mwatelescope.org. [1 February 2017]. （原始内容存档于31 January 2017）. 
  16. ^ Tom Osterloo; Marc Verheijen & Wim van Cappellen. The latest on Apertif (PDF). ISKAF2010 Science Meeting. 10–14 June 2010 [15 April 2013]. Bibcode:2010iska.meetE..43O. arXiv:1007.5141  . （原始内容存档 (PDF)于6 December 2014）. 
  17. ^ Aerospace-Technology.com 互联网档案馆的存档，存档日期15 June 2012.
  18. ^ Beswick, Rob. e-MERLIN / VLBI National Radio Astronomy Facility - e-MERLIN. [1 February 2017]. （原始内容存档于1 January 2017）. 
  19. ^ Expanded VLA. [1 February 2017]. （原始内容存档于22 October 2016）. 
  20. ^ India's GMRT telescope granted SKA pathfinder status. SKA Telescope Public Website. 6 February 2015 [3 January 2020] （英语）. 
  21. ^ The Allen Telescope Array - SETI Institute. [1 February 2017]. （原始内容存档于4 July 2011）. 
  22. ^ Astronomy Geographic Advantage Act. South African Radio Astronomy Observatory - SARAO. [2024-01-04] （美国英语）. 
  23. ^ Nordling, Linda. Mining plans pose threat to South African astronomy site. Nature. 22 March 2011 [27 June 2011]. （原始内容存档于5 November 2012）. 
  24. ^ The Science - SKA Telescope

外部链接 编辑

维基共享资源上的相关多媒体资源：平方千米阵

国际


澳洲/新西兰

欧洲

南非

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