Radioteleskopické sítě budoucnosti

Petr Kulhánek, 22. srpna 2005

Dnes se zdá, že radioastronomie budoucnosti nebude používat obří radioteleskopy typu Arecibo či RATAN. Mnohem výhodnější je postavit větší množství menších přístrojů a informace z nich získané počítačově zpracovat do jednoho celku. Výhody jsou zřejmé – snížení ceny a zvětšení základny pro účely interferometrie. Na Zemi dnes velmi kvalitně fungují dvě obří radioteleskopické sítě: VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980. a VLBAVLBA – Very Large Baseline Array, síť deseti radioteleskopů rozmístěná od Havajských po Panenské ostrovy s délkou základny 8 600 km. Průměr každé antény je 25 m, provozovatelem je National Science Foundation se sídlem v Novém Mexiku. Síť je v provozu od roku 1993.. V Atacamské poušti se staví dosud nejvýkonnější síť ALMAALMA – Atacama Large Millimeter Array. Síť 64 radioteleskopů, která se buduje v Chilských Andách ve výšce 5000 m nad mořem. Jde o projekt ESA, smlouva o stavbě byla podepsána v roce 2002, se stavbou se započalo na podzim 2003.. A připravuje se projekt ještě gigantičtější radioteleskopické sítě SKASKA – Square Kilometer Array. Plánovaná síť radioteleskopů, která by měla fungovat jako jediný gigantický přístroj o ploše 1 km². K vybudování bude potřeba území o rozloze větší jak 1 000 km, předpokládaná cena je miliarda USD. Mělo by jít o tisíce antén s průměrem 12 metrů. Jako místo výstavby se uvažuje západní Austrálie nebo Čína. První antény by se mohly začít stavět v roce 2010 a první snímek by mohl být pořízen v roce 2015.. V tomto článku se nebudeme zabývat rozsáhlými interferometry, ale přístroji, které mohou fungovat synchronně jako jeden jediný dalekohled.

VLA (Very Large Array)

Síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y s délkou ramene sítě 36 kilometrů byla postavena ve státě Nové Mexiko na planině Sv. Augustina západně od města Socorro v nadmořské výšce 2 124 m. Průměr každé antény je 25 m a hmotnost 230 tun. Cena celé sítě byla 80 milionů dolarů. První anténa byla usazena v roce 1971 a poslední v roce 1980. Síť byla uvedena do provozu v roce 1981.

Nejvyšší přijímaná frekvence může být 43 GHz. Vlnový rozsah je od 0,7 cm do 4 m. Rozlišovací schopnost tohoto obřího interferometru je pouhých 0,04 obloukové vteřiny na maximální frekvenci. Antény se mohou otáčet rychlostí 40° za minutu v azimutu a 20° za minutu ve výškové souřadnici. Signál ze všech radioteleskopů se počítačově skládá do interferenčních map.

Radioteleskopy slouží ke studiu atmosférických jevů, počasí, ke sledování drah družic a k pořizování astronomických snímků ve vysokém rozlišení. Samotná observatoř se nazývá NRAONRAO – National Radio Astronomy Observatory, staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop v Green Bank, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří staví radioteleskopickou síť ALMA. a jejím provozovatelem je NSFNSF – National Science Foundation. Nezávislá nadace vytvořená americkým kongresem v roce 1950. Jejím základním cílem je podpora vědy za účelem zlepšení prosperity, blaha a zdraví národa. Roční rozpočet je 5,5 miliardy USD..

Síť radioteleskopů VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980. (nahoře). Detail antén (dole). Zdroj: NRAONRAO – National Radio Astronomy Observatory, staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop v Green Bank, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří staví radioteleskopickou síť ALMA..

VLBA (Very Long Baseline Array)

Síť deseti radioteleskopů na různých místech světa byla dokončena v roce 1993 nákladem 85 milionů dolarů. Výstavba trvala 7 let. Průměr každé antény je 25 metrů, nejdelší základna činí úctyhodných 8 600 km. Provozovatelem stanic je NSFNSF – National Science Foundation. Nezávislá nadace vytvořená americkým kongresem v roce 1950. Jejím základním cílem je podpora vědy za účelem zlepšení prosperity, blaha a zdraví národa. Roční rozpočet je 5,5 miliardy USD. stejně jako tomu je u interferometru VLA.

K nejznámějším radioteleskopům patří radioteleskop na hoře Mauna Kea na Havajských ostrovech nebo radioteleskop postavený na hoře Kitt Peak v Arizoně. Polohy dalších osmi stanic jsou: Owens Valley (Kalifornie), Brewster (Washington), North Liberty (Iowa), Hancock (New Hampshire), Pie Town (New Mexico), Los Alamos (New Mexico), Fort Davis (Texas) a St. Croix (Panenské ostrovy).

Rozlišovací schopnost je 0,001 obloukové vteřiny. Frekvenční rozsah je od 330 MHz to 43 GHz, v devíti pásmech. Tomu odpovídají vlnové délky od 7 mm do 90 cm. Soustava je určena především pro pořizování astronomických snímků ve vysokém rozlišení.

Polohy radioteleskopů sítě VLBAVLBA – Very Large Baseline Array, síť deseti radioteleskopů rozmístěná od Havajských po Panenské ostrovy s délkou základny 8 600 km. Průměr každé antény je 25 m, provozovatelem je National Science Foundation se sídlem v Novém Mexiku. Síť je v provozu od roku 1993..

ALMA (Atacama Large Millimeter Array)

Definitivně bylo o stavbě této obří sítě radioteleskopů rozhodnuto 25. 7. 2003. Místo stavby je v těsné blízkosti CBICBI – Cosmic Background Imager. Přístroj určený zejména k pozorování reliktního záření. Je umístěn v Atacamské poušti na planině Llano de Chajnantor ve výšce 5 080 metrů. Jde o soustavu třinácti radioteleskopů o průměru 90 cm na společné montáži. CBI je společným projektem univerzit California Institute of Technology, Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Chicago, Universidad de Chile a observatoře National Radio Astronomy Observatory.. Na území o rozloze 170 km² vznikne síť 64 radioteleskopů s anténami o průměru 12 metrů. Projekt je společným dílem severoamerické nadace NSFNSF – National Science Foundation. Nezávislá nadace vytvořená americkým kongresem v roce 1950. Jejím základním cílem je podpora vědy za účelem zlepšení prosperity, blaha a zdraví národa. Roční rozpočet je 5,5 miliardy USD., která dnes provozuje síť radioteleskopů VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980. v Novém Mexiku a ESOESO – European Southern Observatory, Evropská jižní observatoř. Organizace založená v roce 1962, která postavila řadu dalekohledů v Chile. Jde o lokality na La Silla (2 400 m), dalekohled VLT na Cerro Paranal (2 635 m) a v tuto chvíli se staví radioteleskopická síť ALMA na Llano de Chajnantor (5 080 m).. Kontrakt na výrobu antén získala v červnu 2005 společnost General Dynamics.

Soustava radioteleskopů ALMA bude pracovat ve frekvenčním rozsahu 30 GHz až 860 GHz s maximálním rozlišením 0,01″. U rozsáhlejších objektů o velikosti řádově jednotek úhlových stupňů bude možné udržet úhlové rozlišení kolem jedné obloukové vteřiny. Prototypy antén se vyvíjejí v Socorru v Novém Mexiku. Na planině Chajnantor započaly pozemní výkopové práce na podzim roku 2003. Soustava ALMA by se měla po dostavění stát nejcitlivější sítí radioteleskopů na světě. Využití se předpokládá při vyhledávání extrasolárních planet, při studiu vzniku hvězd, galaxií a k detekci rotačních a vibračních spekter molekul mezihvězdného plynu.

ALMAALMA – Atacama Large Millimeter Array. Síť 64 radioteleskopů, která se buduje v Chilských Andách ve výšce 5000 m nad mořem. Jde o projekt ESA, smlouva o stavbě byla podepsána v roce 2002, se stavbou se započalo na podzim 2003. – Atacama Large Millimeter Array. Kresba ESOESO – European Southern Observatory, Evropská jižní observatoř. Organizace založená v roce 1962, která postavila řadu dalekohledů v Chile. Jde o lokality na La Silla (2 400 m), dalekohled VLT na Cerro Paranal (2 635 m) a v tuto chvíli se staví radioteleskopická síť ALMA na Llano de Chajnantor (5 080 m)..

SKA (Square Kilometer Array)

SKA je plánovaná síť radioteleskopů, která by měla fungovat jako jediný gigantický přístroj o ploše 1 km². K vybudování bude potřeba území o rozloze větší jak 1 000 km, předpokládaná cena je miliarda USD. S největší pravděpodobností půjde o tisíce antén s průměrem do 12 metrů. Jako místo výstavby se uvažuje západní Austrálie, ve hře je ale i Čína, Jižní Afrika či Brazílie. Odhaduje se, že první antény by se mohly začít stavět v roce 2010 a první snímek by mohl být pořízen v roce 2015. Financování takového projektu musí být celosvětové – třetinu USA, třetinu Evropská unie a třetinu ostatní země světa. Testovacím předchůdcem tohoto superprojektu má být síť ATA (Allen Telescope Array)ATA – Allen Telescope Array, projekt radioteleskopické sítě složené z 350 šestimetrových antén. O výstavbě se uvažuje na půdě radiové observatoře Hat Creek v blízkosti Oaklandu patřící Kalifornské univerzitě. Jde o společné úsilí SETI a Kalifornské univerzity. Jedním z cílů sítě by mělo být hledání mimozemských civilizací. složená „jen“ z 350 antén.

Základním stavebním blokem sítě SKA by mělo být tzv. pole stanic. Jak bude vypadat, se v tuto chvíli intenzivně řeší v CSIROCSIRO – Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, australská organizace na podporu vědy a výzkumu, která byla založena již v roce 1916. Dnes má 6 500 zaměstnanců a stojí u nejvýznamnějších australských vědeckých projektů.. Mohlo by jít o jedinou anténu cca 50 metrů velikou, pravděpodobnější je ale soustava malých antén na území o průměru 100 až 200 metrů.

Počet těchto základních bloků není dosud jasný, nejméně jich však bude sto. Dvě třetiny základních bloků by měly být koncentrovány v centrální oblasti o rozloze 50 až 100 kilometrů. Ostatní pole stanic budou od centrální oblasti umisťovány se zvětšujícími se rozestupy.

Umělecký pohled na jeden základní blok sítě SKASKA – Square Kilometer Array. Plánovaná síť radioteleskopů, která by měla fungovat jako jediný gigantický přístroj o ploše 1 km². K vybudování bude potřeba území o rozloze větší jak 1 000 km, předpokládaná cena je miliarda USD. Mělo by jít o tisíce antén s průměrem 12 metrů. Jako místo výstavby se uvažuje západní Austrálie nebo Čína. První antény by se mohly začít stavět v roce 2010 a první snímek by mohl být pořízen v roce 2015. – pole stanic.
V pozadí jsou viditelné další dvě. Zdroj: CSIROCSIRO – Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, australská organizace na podporu vědy a výzkumu, která byla založena již v roce 1916. Dnes má 6 500 zaměstnanců a stojí u nejvýznamnějších australských vědeckých projektů..

O evropském projektu ALMAALMA – Atacama Large Millimeter Array. Síť 64 radioteleskopů, která se buduje v Chilských Andách ve výšce 5000 m nad mořem. Jde o projekt ESA, smlouva o stavbě byla podepsána v roce 2002, se stavbou se započalo na podzim 2003. a celosvětovém projetu SKASKA – Square Kilometer Array. Plánovaná síť radioteleskopů, která by měla fungovat jako jediný gigantický přístroj o ploše 1 km². K vybudování bude potřeba území o rozloze větší jak 1 000 km, předpokládaná cena je miliarda USD. Mělo by jít o tisíce antén s průměrem 12 metrů. Jako místo výstavby se uvažuje západní Austrálie nebo Čína. První antény by se mohly začít stavět v roce 2010 a první snímek by mohl být pořízen v roce 2015. v nejbližší době zajisté často uslyšíme. Doufejme, že oba ambiciózní projekty dostojí svých cílů a stanou se pomocníky astronomie v blízké budoucnosti.

Bonus: Animace „ALMA a SKA“

Na prvním klipu můžete vidět budoucí radioteleskopickou síť ALMAALMA – Atacama Large Millimeter Array. Síť 64 radioteleskopů, která se buduje v Chilských Andách ve výšce 5000 m nad mořem. Jde o projekt ESA, smlouva o stavbě byla podepsána v roce 2002, se stavbou se započalo na podzim 2003., která se staví v Atacamské poušti 5 080 metrů nad mořem. Na druhém klipu je zatím nerealizovaný projekt obří radioteleskopické sítě SKASKA – Square Kilometer Array. Plánovaná síť radioteleskopů, která by měla fungovat jako jediný gigantický přístroj o ploše 1 km². K vybudování bude potřeba území o rozloze větší jak 1 000 km, předpokládaná cena je miliarda USD. Mělo by jít o tisíce antén s průměrem 12 metrů. Jako místo výstavby se uvažuje západní Austrálie nebo Čína. První antény by se mohly začít stavět v roce 2010 a první snímek by mohl být pořízen v roce 2015..

Odkazy