Nu är den på plats i Sydafrika: Chalmers mest avancerade radiomottagare och Sveriges huvudbidrag till rekordteleskopet SKA (Square Kilometre Array). Den blanka tratten är en skarp prototyp som nu testas i Karoo-öknen, ett avgörande steg mot ett radioteleskop som ska utmana våra idéer om tid och rum.
Onsala rymdobservatorium har levererat sitt största teknikbidrag till projektet SKA (Square Kilometre Array). Det meterstora, 180 kilo tunga instrumentet är det första på plats av över hundra som ska monteras på parabolantenner ute i Karoo-öknen, paraboler som idag utgör teleskopet MeerKAT.
Band 1-mottagaren, som den kallas, gör att parabolen kan mäta upp radiovågor med frekvens mellan 0,35 och 1,05 gigahertz (våglängd 30-85 cm).
Matarhornet ska nu testas på en av de 64 antennerna i MeerKAT. Det är ett av dagens största radioteleskop och ligger på samma plats i Karoo-öknen som SKA:s antenner också ska placeras. Mataren är en prototyp som tillverkats i Sverige av Chalmers i samarbete med svensk industri, utformad för att kunna massproduceras.
Sverige är ett av 11 länder i det internationella projektet SKA som ska bygga världens största radioteleskop på radiotysta platser i Afrika och Australien. Projektet närmar sig slutet av konstruktionsfasen och bygget beräknas starta i början av 2020-talet.
Den svenska mottagaren kommer då att få delta i mätningar av radiovågor från många olika källor i rymden. Med de mest känsliga radiomätningar hittills räknar forskare med att kunna pröva Einsteins lagar till bristningsgränsen, och undersöka universums okända historia genom att mäta upp miljontals galaxer på miljontals ljusårs avstånd.
– Det är ett stolt ögonblick för oss nu när vi får en första skymt av hur världens största radioteleskop kommer att bli. Vi arbetar för att ta fram världens bästa mottagarteknik och hoppas att vårt bidrag till teleskopet ger mänskligheten möjlighet att se saker som vi aldrig gjort förut, säger Miroslav Pantaleev, projektledare för arbetet med SKA vid Onsala rymdobservatorium.
Resan har föregåtts av intensivt samarbete mellan forskare och ingenjörer vid Onsala rymdobservatorium och hos industripartners, för att försäkra både prestanda och tålighet. Inför resan till Afrika har instrumentet genomgått tuffa fysiska tester i Sverige, både i Onsala och vid Saab Bofors Test Center i Värmland.
John Conway, professor i observationell radioastronomi vid Chalmers och föreståndare för Onsala rymdobservatorium, blickar framåt bortom dagens MeerKAT till framtidens paraboluppställning, SKA-mid.
– När parabolantennerna i SKA-mid kommer igång får världens astronomer tillgång till världens mest känsliga radioteleskop och många spännande projekt kommer att bli möjliga. Vi hoppas att bland annat hitta nya pulsarer för att kunna testa Einsteins teorier, studera i detalj hur galaxer som Vintergatan byggts upp under universums historia – och såklart göra alldeles oväntade upptäckter, säger han.
Kontakter
Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, 031-772 5500, 070-493 31 14, robert.cumming@chalmers.se
Miroslav Pantaleev, chef för elektroniklabbet vid Onsala rymdobservatorium, Chalmers, 031 772 5555, miroslav.pantaleev@chalmers.se
Bilder
Högupplösta bilder finns tillgängliga på Onsala rymdobservatoriums Flickr-flöde.
1a (överst) Band 1-mataren installerades på en av antennerna i MeerKAT. Ute i Karoo-öknen i Sydafrika finns de 64 parabolantennerna som idag utgör teleskopet MeerKAT, men som snart blir en del av världens allra största radioteleskop SKA. På en av antennerna testas nu svensk teknik som ska göra teleskopet till det känsligaste som världen sett. Den svenskbyggda Band 1-mataren hänger under parabolens runda vita sekundärspegel i den här bilden.
Foto: SARAO
1b. Band 1-matarens skyddskupa glänser i ökensolen på en av antennerna i MeerKAT. Till höger syns parabolantennens sekundärspegel.
Foto: SARAO
2. Fångar ett stort spann av radiovågor. Ett radioteleskop med parabol behöver en eller flera matare, för att leda radiovågor med ett brett spann i frekvenser fram till mottagarutrustningen.
Band 1-mataren har en form som en tratt med böjd profil och fyra nockar på insidan. Den så kallade Quadridge-designen kunde anpassas till SKA-projektets krav med hjälp av matematik, fysik, men också avancerade optimeringsalgoritmer, berättar Jonas Flygare, doktorand på Chalmers.
– Matarens böjda linjer har vi fått fram med hjälp av stokastiska optimeringsalgoritmer som utnyttjar tekniken att, inom givna parameterområden, slumpmässigt söka formerna som bäst tar emot radiovågorna efter våra specifikationer. Man behöver därför simulera ett väldigt stort antal modeller för att hitta den bästa. Utvärdering av antennens egenskaper på teleskopet gjorde vi tillsammans med EMSS Antennas i Sydafrika samt med en systemsimulator som utvecklades av Marianna Ivashina med kollegor på Chalmers Institution för elektroteknik, berättar Jonas Flygare.
Foto: Chalmers/Johan Bodell
3. Ingenjörerna i Band 1-projektet vid Onsala rymdobservatorium. Från vänster: Lars Wennerbäck, Miroslav Pantaleev, Jan Karaskuru, Per Björklund, Christer Hermansson, Leif Helldner, Bo Wästberg, Jonas Flygare, Lars Pettersson, Ronny Wingdén, Magnus Dahlgren och Ulf Kylenfall.
Foto: Chalmers/Johan Bodell
4. Lågbrusförstärkare i Band 1-mataren för SKA. Low Noise Factory, Göteborg, ligger bakom de unika lågbrusförstärkarna (low noise amplifiers, LNA) för SKA Band 1, som syns i mitten av den här bilden. De är specialutvecklade för bästa möjliga prestanda utan att behöva kylas ned.
Foto: Chalmers/Johan Bodell
Mer om SKA-projektet
Projektet Square Kilometre Array (SKA) är ett internationellt samarbete för att bygga världens största radioteleskop. Det leds av SKA-organisationen med säte vid Jodrell Bank-observatoriet i Storbritannien.
SKA kommer att möjliggöra forskning som blir omvälvande för vår förståelse av universum och fysikens fundamentala lagar, det kommer att bevaka himlen i aldrig tidigare skådad detalj, och kommer att kunna kartlägga den hundratals gånger snabbare än någon anläggning som finns idag.
SKA är inget enskilt teleskop. Istället är det en samling av teleskop, eller antenner, som placeras ut över långa avstånd i uppställningar eller antennmattor. SKA kommer att byggas i två etapper: Fas 1 (som kallas SKA1) i Sydafrika och Australien, och fas 2 (SKA2) som expanderar in i andra afrikanska länder samtidigt som också den australiska delen utökas. SKA-Organisationen har stöd av 11 medlemsländer – Australien, Indien, Italien, Kanada, Kina, Nederländerna, Nya Zeeland, Spanien, Storbritannien, Sverige och Sydafrika. Den har fört samman några av världens bästa forskare, ingenjörer och beslutsfattare, samt fler än 100 företag och forskningsinstitut från 20 länder, för att konstruera och utveckla teleskopet.
Sverige representeras i SKA-organisationen av Onsala rymdobservatorium, den svenska nationella anläggningen för radioastronomi. Observatoriet drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet och har Institutionen för rymd- och geovetenskap vid Chalmers som värdinstitution.
SKA:s Dish-konsortium ansvarar för konstruktion och test av parabolen som kommer att utgöra SKA-mid, ett av två instrument i SKA. Chalmers och Onsala rymdobservatorium representerar Sverige konsortiet, som leds av Kina, och består av ingenjörer och forskare vid forskningsinstitut och företag i Frankrike, Italien, Kanada, Kina, Storbritannien, Sverige, Sydafrika och Tyskland.
Mer information om SKA Observatory
Mer om Band 1-mataren och svensk industri inom SKA-projektet
Matarhornet har utvecklats för att fånga in de längsta radiovågorna för vilka SKA:s paraboler är känsliga. Frekvensområdet kallas Band 1 och sträcker sig mellan 350 och 1050 MHz (våglängd 30-85 centimeter).
Projektet har letts av Onsala rymdobservatorium vid Chalmers. Konstruktion och systemdesign för matarhornet utfördes av Onsala rymdobservatorium och finansierades av Vetenskapsrådet.
När det gäller industrikontakter samarbetar Chalmers med Big Science Sweden och Vinnova.
Flera företag från både Sverige och utanför har också bidragit till mataren. Leax Arkivator, Göteborg, Sverige, stod för matarens mekaniska konstruktion. Metalldelarna tillverkades av Ventana Group i Hackås, Jämtland, och av MegaMeta, Kaunas, Litauen. Sydafrikanska EMSS har levererat kontrollelektroniken. Systemtekniken koordinerades av EMSS Antennas och South African Radio Astronomy Observatory (SARAO). Förstärkare till mottagaren görs av Low Noise Factory i Göteborg, och förstärkarna byggdes i renrummet Chalmers Nanofabrication Laboratory i Göteborg. Bland industripartners för SKA-projektet finns även Omnisys, Göteborg, som utvecklade designkoncept tidigt i projektet. Det övergripande projektet leddes av CSIRO (Australien), CETC54 (Kina) och SKA-organisationens projektkontor i Storbritannien.