앨런 망원경 어레이

Allen Telescope Array
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앨런 망원경 어레이
C G-K - DSC 0421.jpg
Allen Telescope Array (ATA-42), 2007년 10월 11일.
대체 이름ATA Edit this on Wikidata
의 이름을 따서 명명됨폴 앨런 Edit this on Wikidata
일부햇크릭 라디오 천문대 Edit this on Wikidata
장소캘리포니아
좌표40°49-04°N 121°28′24″w/40.8178°N 121.4733°W/ 40.8178; -180.4733좌표: 40°49°04°N 121°28°24°W / 40.8178°N 121.4733°W / 40.8178; -121.4733 Edit this at Wikidata
조직전파천문연구소
SETI 연구소 Edit this on Wikidata
고도986 m (3,235 피트)
파장60, 2.7 cm (500, 11,100 MHz)
지었다.2005 ~ 2007 (2005 ~2007)
망원경 스타일그레고리 망원경
무선 간섭계
망원경 수42 Edit this on Wikidata
직경6.1 m (20 피트 0 인치)
이차 직경2.4 m (7 피트 10 인치)
집하 영역1,227m2(13,210평방피트)
웹 사이트www.seti.org/ata Edit this at Wikidata
Allen Telescope Array is located in the United States
Allen Telescope Array
알렌 망원경 배열 위치
Commons 관련 매체
[Wikidata에서 편집]

Allen Telescope Array (ATA)는 이전에 One Hacare Telescope (1hT)[1][2]로 알려졌던 전파 망원경 어레이로, 천체 관측과 외계 지적 생명체 동시 탐색에 전념하고 있다.이 어레이는 캘리포니아주 샌프란시스코에서 북동쪽으로 290마일(470km) 떨어진 샤스타 카운티에 있는 Hat Creek Radio Observatory에 있습니다.

이 프로젝트는 원래 폴 G의 초기 기부금 1,250만 달러에서 얻은 자금으로 SETI 연구소와 버클리 캘리포니아 대학(UC 버클리)의 전파천문연구소(RAL) 간의 공동 노력으로 개발되었다. 앨런 패밀리 재단과 네이선 [3]미어볼드입니다1단계 구축이 완료되었고, 폴 앨런(Microsoft의 공동 설립자)이 1단계 및 [4][5]2단계 구축을 지원하기 위해 1350만 달러를 추가하기로 약속한 후, ATA는 2007년 10월 11일에 42개의 안테나(ATA-42)로 마침내 작동하기 시작했습니다.

Allen은 전체적으로 3000만 달러 이상을 이 프로젝트에 기부했지만 당초 [6]구상한 350만 개(20피트)의 접시 제작에 성공하지 못했고, 2011년 4월부터 8월까지 자금 부족으로 인해 프로젝트는 중단되었으며,[7][8][9][10] 그 후 관찰이 재개되었습니다.그 후, UC Berkeley는 프로젝트를 종료하고, 2012년 4월에 폐지를 완료했습니다.이 시설은 현재 독립 비영리 연구소인 [11]SRI International(구 Stanford Research Institute)에 의해 관리되고 있습니다.2016년 현재, SETI Institute는 매일 오후 6시부터 오전 6시 사이에 ATA로 관찰을 수행하고[12] 있습니다.

2014년 8월, 이 지역의 산불로 인해 시설은 위협을 받고 잠시 폐쇄되었지만, 결국 거의 [13]다치지 않고 모습을 드러냈습니다.

개요

SETI의 선구자인 Frank Drake가 처음 고안한 이 아이디어는 수년 동안 SETI Institute의 꿈이었습니다.그러나 2001년 초에야 폴 G가 1150만 달러를 기부한 후 연구와 개발이 시작되었다. 앨런 패밀리 재단입니다2004년 3월, 3년간의 연구 개발 단계가 성공적으로 끝난 후, SETI Institute는 망원경의 3단계 건설 계획을 발표했습니다.폴 앨런(마이크로소프트의 공동 창업자)이 1,350만 달러를 1단계와 2단계의 건설을 지원하겠다고 약속한 덕분에 건설이 즉시 시작되었다.SETI 연구소는 앨런을 기리기 위해 망원경의 이름을 지었다.전체적으로 Paul Allen은 이 프로젝트에 3천만 달러 이상을 기부했다.

ATA는 전파 망원경을 제작하는 데 있어 큰 숫자의 작은 직경 개념을 개척하는 센티미터파 배열입니다.큰 접시 안테나에 비해 같은 집하장에서는 작은 접시들이 많이 싸다.비슷한 감도를 얻으려면 모든 망원경의 신호를 조합해야 한다.이를 위해서는 엄청나게 비싼 고성능 전자제품이 필요합니다.전자 부품의 비용 감소로 인해, 필요한 전자 장치가 실용화되었고, 그 결과 좀 더 전통적인 디자인의 망원경에 비해 비용을 크게 절감할 수 있었습니다.이를 비공식적으로 "철강과 실리콘의 교체"라고 합니다.

ATA는 매우 넓은 시야(μ = 21cm, 수소 라인의 파장에서 2.45°), 0.5~11.2기가헤르츠(GHz), 여러 개의 동시 백엔드, 능동적 간섭 완화 등 다양한 과학적 조사에 적합한 4가지 주요 기술 기능을 갖추고 있습니다.순간적으로 촬영할 수 있는 하늘의 면적은 초거대 배열 망원경으로 얻을 수 있는 것의 17배이다.4옥타브 이상의 순간 주파수 범위는 전파 천문학에서 전례가 없는 것이며, 독특한 피드, 입력 증폭기 및 신호 경로 설계의 결과입니다.능동적 간섭 완화는 많은 지상파 무선 방출자의 주파수에서도 관측할 수 있게 한다.

전천후 조사는 과학 [clarification needed]프로그램의 중요한 부분이며, ATA는 외계 지적 탐사(SETI)와 다른 전파 천문학 관측을 동시에 수행할 수 있는 능력을 통해 효율성을 높일 것입니다.망원경은 최종 처리 전에 제어실에서 기록된 신호를 분할하여 이를 수행할 수 있습니다.SETI의 경우 망원경이 어디를 가리키든 6m 접시가 제공하는 넓은 시야 내에 여러 개의 표적별이 있기 때문에 동시 관측이 가능하다.UC 버클리 전파천문학연구소(RAL)와 SETI 연구소의 합의에 따라 2012년까지 기존의 전파천문학이 어레이의 위치를 결정하였습니다.

ATA는 350개의 6m 접시로 구성될 계획이며 이전에는 가능하지 않았던 대규모 심층 무선 조사를 가능하게 할 것이다.망원경 설계에는 하이드로폼 안테나 표면, 500메가헤르츠(MHz)에서 11.2GHz까지의 모든 주파수 범위를 커버하는 로그 주기적 피드, 전체 대역에 걸쳐 평탄한 응답을 가진 저소음 광대역 증폭기 등 많은 새로운 기능이 포함되어 있어 스카이 신호를 직접 증폭할 수 있다.수신 대역폭 전체를 포함하는 이 증폭 신호는 각 안테나에서 광섬유 케이블을 통해 처리실로 전송됩니다.즉, 전자제품이 개선되어 대역폭이 넓어짐에 따라 중앙 프로세서만 변경할 필요가 있으며 안테나나 피드는 변경할 필요가 없습니다.

이 계측기는 RAL에 의해 작동 및 유지 관리되어 2011년 어레이 개발이 보류되었습니다.RAL은 설계 및 프로토타이핑 중에 SETI 연구소와 협력하여 전파 천문학 관측을 위한 피드, 안테나 표면, 빔 형성, 상관기 및 영상 시스템의 주요 설계자였다.

천문 및 천체물리학 데카달 조사 위원회는 SETI의 다섯 번째 보고서인 새천년의 천문 및 천체물리학(2001)을 지지하고 ATA (당시 1-헥타어 망원경으로 불림)를 평방 킬로미터 배열 망원경 (SKA)의 건설을 위한 중요한 디딤돌로 인정했다.가장 최근의 10월 보고서는 미어캣, 수소 에폭 오브 리온화 어레이, 머치슨 와이드필드 어레이와 같은 SKA의 선구자에 대한 미국의 참여에도 불구하고 SKA에 대한 미국의 재정적 지원을 중단할 것을 권고했다.

비록 건설되지 않은 프로젝트의 비용 추정치가 항상 불확실하고 사양이 동일하지 않지만(기존 망원경은 소음 온도가 낮지만 ATA는 시야가 더 넓다), ATA는 주어진 유효 조리개를 위한 훨씬 더 저렴한 전파 망원경 기술로서 가능성이 있습니다.예를 들어, 기술 개발을 포함한 첫 번째 ATA-42 단계에 소요된 비용은 유사한 수집 [14]영역의 Deep Space Network 34 m 안테나 신규 복사 비용의 약 3분의 1입니다.마찬가지로 나머지 308개의 접시를 건설하는 데 드는 총 비용은 약 4천100만 [4]달러로 추산되었다(2007년 10월 기준).이는 미국에 건설된 마지막 대형 전파천문 안테나인 그린뱅크 망원경(Green Bank Telescope)의 8500만 달러(약 8500만 달러)보다 약 2배 저렴한 가격이다.그 계약자는 2천9백만 달러의 오버런을 신청했지만, 이 중 4백만 달러만이 [15]허용되었다.

ATA는 세계에서 가장 크고 빠른 관측 기구 중 하나가 되고 천문학자들이 많은 다른 목표별들을 동시에 탐색할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.원래 계획대로 완성된다면, 그것은 세계에서 가장 크고 가장 강력한 망원경 중 하나가 될 것이다.

역사

ATA는 초창기부터 천문 간섭계 기술(특히 평방 킬로미터 어레이)의[clarification needed] 개발 도구였습니다.[16]

ATA는 원래 ATA-42, ATA-98, ATA-206 및 ATA-350의 4단계로 구성될 예정이었으며, 각 숫자는 주어진 시간에 어레이 내의 접시 수를 나타냅니다.(표 1 참조).ATA는 각각 지름 6m의 350개의 접시로 구성될 예정이다.

2007년 [4]10월 11일부터 42종류의 정기 영업을 개시.SETI Institute는 현재 미 해군, 국방고등연구계획국(DARPA), 국립과학재단(NSF) 및 민간 기부자를 포함한 다양한 소스로부터 추가 안테나 구축을 위한 자금을 요청하고 있다.

두 개의 32입력 이중 편파 이미징 [17]상관기를 사용하여 동시에 천문학적 및 SETI 관측을 수행합니다.종래의 전파 천문 관측을 보고하는 수많은 기사가 [18][19][20][21]발표되었습니다.

버클리 에뮬레이션 엔진 2(BEE2)를 이용하는 3개의 단계별 어레이[22] 빔포머가 2007년 6월에 배치되어 천문학 관측과 SETI [23][24]관측을 동시에 가능하게 하기 위해 시스템에 통합되었습니다.2008년 4월 현재 최초의 펄서 관측은 빔포머와 전용 펄서 분광계를 사용하여 [25]수행되었다.

작업용 SETI 검색 시스템(ATA 또는 SonATA의 SETI)은 완전히 자동화된 SETI 관찰을 수행합니다.SonATA는 검출된 신호를 실시간으로 추적하고 1) 신호가 지구에서 생성된 것으로 나타날 때까지 또는 드물게 2) 소스 세트가 표시될 때까지 추적합니다. 이 경우 다음날 후속 조치를 트리거합니다.2016년 기준으로 2억 개 이상의 신호가 ATA를 사용하여 추적 및 분류되었습니다[citation needed].이들 신호 중 어느 것도 ETI 신호에서 예상되는 모든 특성을 가진 것은 아니었습니다.SETI 연구소의 관찰 결과는 다수의 논문에 게재되어 있다.[26][27][28]

2011년 4월, ATA는 자금 부족으로 인해 [29]더 이상 사용할 수 없게 되었습니다.ATA의 동작은 [10]2011년 12월 5일에 재개되었습니다.현재는 Andrew Siemion이 [30]주도하고 있습니다.

상황

2012년, ATA는 Qualcomm Corporation의 [31]공동 설립자이자 수석 과학자인 Franklin Antonio가 360만 달러의 자선 기부금으로 후원했습니다.이 선물은 ATA 접시에 있는 모든 수신기의 업그레이드를 지원하며(1-8GHz에서 2 - 10×) 감도가 이전보다 극적으로 향상되도록 지원하며, 무선 주파수 전자 장치가 11GHz에 불과했던 1~15GHz의 광범위한 주파수 범위에서 민감한 관찰을 지원합니다.2016년 7월까지 이 수신기 중 첫 번째 10개가 설치되고 검증되었습니다.전체 42개 안테나의 전체 설치는 2017년 [32][needs update]6월 현재 계획되어 있다.

2015년 11월, ATA는 변칙적인 별 KIC [33][34]8462852를 연구했고, 2017년 가을 앨런 망원경 어레이는 성간 소행성 '오무아무아'의 기술적 징후를 조사했지만, 특이한 전파 [35][36]방출은 감지하지 못했다.

주요 과학 목표

아래 나열된 과학 목표는 ATA로 수행해야 하는 가장 중요한 프로젝트를 나타냅니다.각각의 목표는 앞서 언급한 4단계 개발 단계 중 하나와 관련되어 있습니다.(표 1 참조).또한 각각이 만들어 낼 것으로 기대되는 과학도 몇 가지 열거되어 있다.

표 1: 어레이 퍼포먼스와 주요 과학 프로젝트
어레이 상황 빔 크기(arcsec) Srms(mJy) 속도(도2−1) 키사이언론
ATA-42 접시 구축 완료, 32입력, 이중편파(총 64입력) 상관기로 시운전 진행 중 245 x 118 0.54 0.02 FiGSS: 5GHz 연속체 조사, 은하 평면 분자 분광학, SETI 은하 중심 조사
ATA-98 자금 지원을 위한 ATA-42 결과 대기 120 x 80 0.2 0.11 ATHIXS ®시용판 조사, HI Stellar Outflow 조사, SETI 대상 조사: 별 100개
ATA-206 개발 단계가 완료되지 않았습니다. 75 x 65 0.11 0.44 ATHIXS, Map The Magnetized Galaxic ISM, Pulsar Timing Array, 심층 연속체 및 과도 조사, SETI Targeted Survey
ATA-350 개발 단계가 완료되지 않았습니다. 77 x 66 0.065 1.40 ATHIXS, Map The Magnetized Galaxic ISM, Pulsar Timing Array 딥 연속체 및 과도 조사, SETI Targeted Survey
참고: 빔 크기와 연속체 감도(S는rms 21cm 파장에서 40° 편각에서 선원을 통과할 때 6분간 100MHz 연속체 스냅숏 관찰을 위해 추정됩니다.속도는 1mJyrms에 도달하는 대역폭 100MHz의 21cm 관측치 조사에 대해 제공됩니다.

① ATHIXS는 전천후 심도 있는 HI 은하외 HI 조사입니다.

기회주의 과학

어레이의 건설이 시작된 이후, 특별히 수립되지 않은 몇 가지 과학적 목표가 제시되었다.

예를 들어 Allen Telescope Array는 Google Lunar X [37]Prize의 모든 참가자들에게 월광 데이터 다운링크를 제공하겠다고 제안했습니다.이는 어레이가 변경 없이 메인 스페이스 통신 대역(S-밴드 및 X-밴드)을 커버하기 때문에 실용적입니다.텔레메트리 디코더만 추가하면 됩니다.

또한, ATA는 새로운 유형의 무선 [38]과도 상태를 검색하는 후보로 언급되었습니다.시야가 넓고 순간 대역폭이 넓기 때문에 이 방법은 매우 적합합니다.이 제안에 따라 Andrew Siemion과 국제 천문학자 및 엔지니어 팀은 ATA가 밝은 전파 과도현상을 검색할 수 있는 "Fly's Eye"라는 기구를 개발하여 2008년 [39]2월과 4월 사이에 관측을 수행했습니다.

인스트루먼트

ATA 오프셋 그레고리 설계

ATA-42 구성은 최대 300m의 기준선을 제공합니다(그리고 궁극적으로 ATA-350, 900m의 경우).각 안테나의 냉각 로그 주기적 공급은 1~10GHz에서 최대 45K의 시스템 온도를 제공하고 0.5~1.0GHz 및 10~11.2GHz 범위에서 감도를 낮추도록 설계되어 있습니다.4개의 개별 주파수 튜닝(IF)을 사용하여 4개의 x 100MHz 중간 주파수 대역을 생성할 수 있습니다.2개의 IF가 이미징을 위한 상관계를 지원하며, 2개는 SETI 관찰을 지원합니다.모든 튜닝은 4개의 이중 편광 페이즈드 어레이 빔을 생성할 수 있습니다.이 빔은 프라이머리 빔 내에서 독립적으로 포인팅할 수 있으며 다양한 검출기와 함께 사용할 수 있습니다.따라서 ATA는 최대 32개의 단계별 어레이 빔을 합성할 수 있습니다.

ATA는 시야가 넓기 때문에 대규모 조사를 위한 탁월한 기능을 제공합니다(그림 4).넓은 면적을 주어진 감도에 매핑하는 데 필요한 시간은 (ND)2에 비례합니다. 여기서 N은 요소의 수이고 D는 접시의 직경입니다.이는 대규모 조사 작업에서 작은 접시 배열이 적은 수의 요소를 가진 배열보다 훨씬 더 큰 수집 영역을 가진 배열보다 더 나은 성능을 발휘할 수 있다는 놀라운 결과로 이어집니다.그 결과, ATA-42조차 휘도 온도와 점원 조사 모두에서 훨씬 더 큰 망원경과 경쟁하고 있습니다.포인트 소스 조사의 경우 ATA-42의 속도는 Arecibo 및 Green Bank Telescope(GBT)와 비슷하지만 VLA(Very Large Array)보다 3배 느립니다.한편 ATA-350은 포인트 소스 조사에서는 Very Large Array(Very Large Array)보다 1배 빠르며 조사 속도에서는 EVLA(Expanded Very Large Array)에 필적합니다.지정된 휘도 온도 감도까지 조사하는 경우 ATA-98은 VLA-D 구성에서도 조사 속도를 초과합니다.ATA-206은 Arecibo 및 GBT의 밝기 온도 감도와 일치해야 합니다.그러나 ATA는 이러한 단일 접시 망원경보다 더 나은 해상도를 제공합니다.

ATA용 안테나는 6.1 x 7.0m(20.0ft x 23.0ft)의 하이드로 성형된 오프셋 그레고리 망원경이며, 각각 유효 초점 거리/직경(f/D) 비율이 0.65인 2.4m 서브 리플렉터를 가진다(DeBoer, 2001 참조).오프셋 지오메트리는 막힘을 제거하여 효율성을 높이고 사이드 로브를 낮춥니다.또한 대형 서브 리플렉터를 사용할 수 있어 저주파 성능이 우수합니다.이러한 표면을 만드는 데 사용되는 하이드로포밍 기술은 아이다호주 아이다호 폴스의 Andersen Manufacturing에서 저비용 위성 반사체를 생성하는 데 사용한 기술과 동일합니다.독특한 내부 프레임 테두리 지원 콤팩트 마운트는 저렴한 비용으로 뛰어난 성능을 제공합니다.구동 시스템은 스프링 장착 패시브 백플래시 방지 방위 드라이브 트레인을 사용합니다.대부분의 부품은 매튜 플레밍이 설계하고 캘리포니아 안티오키아의 Minex Engineering Corporation에서 제조했습니다.

데이터 관리

다른 어레이와 마찬가지로 대량의 수신 감지 정보는 스토리지용 데이터 볼륨을 줄이기 위해 실시간 어레이 처리 능력을 필요로 합니다.ATA-256의 경우, 5년간의 조사 [40]기간 동안 상관 관계자의 평균 데이터 속도와 총 데이터 볼륨은 100 Mbyte/s, 15 Pbytes로 추정됩니다.과도 조사와 같은 실험은 이 비율을 크게 초과할 것이다.빔포머는 훨씬 높은 속도(8기가바이트/초(Gb/s)로 데이터를 생성하지만, 이 데이터의 극히 일부만 아카이브됩니다.2009년에는 신호 검출 하드웨어와 소프트웨어를 Prefredo라고 불렀습니다.이것은 디지털 신호 처리(DSP) 및 Field-Programmable Gate Array(FPGA) 칩을 기반으로 한2개의 커스텀액셀러레이터 카드로 증강된 랙마운트 PC로 구성되어 있습니다.각 프로그래머블 검출 모듈(28대의 PC 중 1대)은 2MHz의 이중 편파 입력 데이터를 분석하여 0.7Hz의 스펙트럼 분해능과 1.[40]4초의 시간 샘플로 스펙트럼을 생성할 수 있습니다.

2009년에 어레이는 ATA-256용 데이터 제품 원격 액세스 및 전송에 적합한 40 Mbit/s의 인터넷 연결을 가지고 있었습니다.오프사이트 [40]컴퓨팅을 위해 원시 데이터를 직접 배포할 수 있도록 40기가비트/초로 업그레이드가 계획되었습니다.

계산의 복잡성과 요건

다른 배열 시스템처럼, ATA. 예를 들어, 제안된 N에 대한 전체 ATA대역 폭(B{\displaystyle B}=11GHz)상관 관계에 대한 계산 요구 사항=350dual-polarization{N\displaystyle}는 O(N2)로 안테나 N{N\displaystyle}의 수에 따라 배율이 정해지는 계산의 복잡성과cross-connect다. a효율적인 주파수 대역(FX) 아키텍처와 적당한 500kHz 채널 폭( 수F= 2200)을 사용하는 빌드아웃은 [41]다음과 같습니다.

B 2 () ( P)+ ( +2 )× ( P ) {\ {\ {\ \ style \N \ _ { （ ） ( OPS ) + ( { \{ N + 1} { 2 ） （ 8 s ） 4 ）

여기서 sOps는 작업입니다.각 접시에는 듀얼 편파 안테나가 있기 때문에 각 신호 샘플은 실제로는 2개의 데이터 세트이므로 2B입니다.

「 」를 참조해 주세요.

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레퍼런스

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