Il Layout di SKA

Il network di radiotelescopi SKA sarà localizzato in due continenti

Un’enorme sfida logistica

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Sarà un network caratterizzato da oltre un 1 km quadrato di area di raccolta, un grande campo di vista, un’estensione di alcune migliaia di km, e tecnologie innovative per ricevitori, trasporto ed elaborazione del segnale e calcolo. Per ottenere questo risultato, SKA userà centinaia di dish ad alta frequenza (15 metri di diametro) e migliaia di telescopi aperture array a bassa e media frequenza.

I telescopi saranno organizzate in molteplici configurazioni  a spirale, con i dish che si estendono a grandi distanze dal nucleo centrali. Quello che verrà creato si chiamerà long baseline interferometer array. Con questa configurazione, la distanza fisica che separa i telescopi tra di loro è calcolata con precisione utilizzando la differenza di tempo tra l’arrivo dei segnali radio a ciascun ricevitore. I computer potranno quindi calcolare come combinare questi segnali per sintetizzare porzioni di dati equivalenti al diametro di ogni singolo disco misurando la distanza tra i due telescopi. In tal modo, questa tecnica di interferometria permette agli astronomi di emulare un telescopio con una dimensione pari alla massima distanza tra i telescopi dell’array, o se necessario, solo la distanza tra un sottoinsieme di telescopi. Quindi, piuttosto che costruire un gigantesco dish, le capacità sono in qualche modo superate dalla flessibilità che questa configurazione porta all’intero progetto. Il sistema può agire sia come un gigantesco telescopio o come più telescopi piccoli.

Ecco come verranno posizionate le antenne di SKA. Crediti: SKA Organisation

Il layout a spirale è stato scelto dopo uno studio dettagliato dagli scienziati su come ottimizzare la configurazione per ottenere i migliori risultati. In realtà il layout perfetto sarebbe quello casuale che massimizzerebbe il numero di differenti baseline e gli angoli tra le antenne. Tuttavia gli aspetti pratici di costruzione così come i collegamenti tra le antenne hanno portato alla scelta della configurazione a spirale essendo il miglior compromesso tra risoluzione e costi. Questa configurazione a spirale permette di utilizzare diverse lunghezze (baseline) e angoli fra le antenne: ciò che ne risulterà è una capacità di imaging ad alta risoluzione molto definita. 

Mentre le parabole per segnali ad alta frequenza saranno distribuite su migliaia di chilometri quadrati in Africa, le antenne per segnali a bassa frequenza verranno distribuite su un’area di circa 200 chilometri sia in Africa che in Australia. Ogni singolo telescopio sarà collegato ad un nucleo centrale che combinerà i dati in pacchetti di dati compressi e più maneggevoli. Questi saranno poi trasportati in tutto il mondo dai collegamenti ad alta velocità.

SKA Low Frequency Aperture Array. Crediti: SKA Organisation

 

Curiosità

  • Ad oggi ci sono già diversi network “long baseline” in tutto il mondo (Europa, Canada, Stati Uniti, Russia, Giappone e Australia)
  • L’African Very Long Baseline Network (AVN), con parabole di 30 metri di larghezza
  • Il JIVE (Joint Institute for VLBI) in Europa uno dei pathfinder di SKA fondato nel 1993
  • Il Very Long Baseline Array (VLBA) costituito da 10 antenne radio sparse tra Stati Uniti d’America, Hawaii e Isole Vergini americane. Le antenne funzionano come un singolo telescopio di oltre 8000 km di diametro
  • Il LOFAR telescope, costruito da ASTRON in Olanda: è un altro pathfinder di SKA ed è ad oggi il più grande radiotelescopio al mondo.

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