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SKA信息跨龄交流

  SKA的新闻和媒体以及拓展与宣传旨在为我们所有的社会和传统媒体活动,以及新闻发布信息和各种多媒体数据提供一站式门户。以下内容是我们提供的网站链接。

 

 

 

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  以下部分提供了一些链接,包括我们的电子简报,最新的SKA相关的新闻事件和活动。大多数SKA成员可以阅读SKAO月报,它通过Jodrell Bank天文台的SKA组织总部提供项目近况和SKAO职员活动

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  我们的教育活动旨在对小学和中学生进行科普。 包括我们的系列卡通分解SKA望远镜模型得出的有一组有趣并惊人的事实。

多媒体

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活动

  SKA推广的首要目的是提升科学家、决策者、教育机构和公众对SKA科学目标和最新进展情况的认识。 我们经常会举办活动或参加会议,具体参见活动部分

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品牌指导方针

  SKA是一个全球性的组织,它的优势在于成员之间的国际合作。这意味着会有很多团体和个人代表SKA进行沟通。

  品牌指导方针是使用包括SKA标志在内的所有SKA视觉识别元素的规则。

  指导方针可帮助所有项目合作伙伴来保护SKA标识,并在项目识别上建立统一性。

  SKA 品牌指导方针(PDF 文档)

先导设施和探路者

先导设施

  类似于南非MeerKAT和默奇森宽场阵列(MWA)还有CSIRO的澳大利亚SKA探路者(ASKAP)这样的先导望远镜正为SKA科学家们提供非常宝贵的信息,并将在接下来的十年中,为SKA的几个主要望远镜的设计提供帮助。

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默奇森宽场阵列单元

 

  有许多望远镜在科学与技术输入方面给最终SKA项目作出贡献,如左图所示的默奇森宽场阵列,仅是其中之一。

 

  这些先导单元坐落于未来SKA站址,正在或即将承担与未来SKA活动相关的科学研究,也包括帮助开发和测试新的SKA关键技术。

  目前正在南非干旱台地高原地区形成规模的MeerKAT,将成为世界级别的独立射电望远镜阵列,它用于在本世纪20年代初SKA正式运行前进行开拓性科学研究。在此之前,它将成为南半球最大、灵敏度最高的射电望远镜。MeerKAT本身也将成为主要SKA阵列的一部分。

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64台MeerKAT天线中的第一台于2014年3月底在台地高原完成装配


  在完整的SKA系统上线前,ASKAP和MeerKAT 都将开始运行。由于MeerKAT独特的技术性能和科学输出,它将集成到SKA项目第一阶段。

 

  部署大面积的宽场低频天线是澳大利亚将主导的SKA一部分工作,在此之前,位于澳大利亚的ASKAP也正在开展前沿科学工作。组成ASKAP的这36台天线已经安装到位于西澳大利亚州的莫奇森射电天文台(MRO)站址。

  他们目前正在装备许多精密电子设备,用于测试许多将应用于SKA概念。一旦试运行阶段完成,作为未来的尝试,ASKAP将开始它首次科学观测并将提供世界级的科学产出。

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36个ASKAP天线之一

 

探路者

  零星点缀在世界各地的探路者望远镜和系统也将在科学与技术研究方面融合进SKA。包括因詹姆斯邦德电影《黄金眼》而出名的位于波多黎哥的阿雷西博射电望远镜,基线位于欧洲的LOFAR低频阵列,还有位于北美洲因卖座电影《超时空接触》出名的EVLA。以下是SKA探路者的列表:

 

 

申请命名

  在2008年,SKA科学与工程委员会(SSEC)认可已经出现了一些自命名的“SKA探路者”并且给出了探路者设施构成的清晰定义来保护SKA商标名称。因此,建立了以下指定设施:

  先驱设施:在两个候选站址其中之一的望远镜

  探路者:SKA相关技术、科学和运行活动

 

  为了申请命名,“SKA贡献”必须在技术、科学或运行领域满足下列一个或多个标准:

  • 在技术层面,它包含未在大型望远镜规模上尝试的新技术元素,且是SKA基线设计的一部分 ;
  • 在科学层面,它将承担仿真和实际的观测测试,在通量密度和动态范围级别探索类似于或可扩展到完整SKA的新能力 ;
  • 在运行层面,它测试类似于或可扩展到SKA需求的工作计划和时间分配方法 。

 

  SKA命名的申请应发送给SKA组织总干事并必须必须包括以下两点:

  • 对项目关系到或影响到国际SKA项目的途径有清晰地定义
  • 设施主要联系人姓名和邮箱地址

  一个设施为了得到SKA命名,必须拥有能够持续响应SKA组织办公室沟通的机制。

 

  总干事是决定先到设施或探路者构成的唯一仲裁者。

  更多关于先导设施和探路者的信息可以从公司秘书Colin Greenwood处获取。

SKA技术

SKA望远镜规模面临的技术挑战前所未有。

  SKA建成时将拥有超过一百万平方米的接收区域,这个区域将由上千个反射面天线和多达一百万个低频天线组成,这些天线之间采用天文领域能想到的最高网速通信网络连接,在不同速率上回传数据可以压缩互联数据传输规模。

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SKA的计算、技术和基础设施将与地球上最快、最复杂的对手进行竞争。

  如此巨大的规模需要对传统射电望远镜设计和建设进行彻底革新,以及对计算机速度和支撑技术的基础设施开展革命性突破。

  来自天线的信号将会产生大量数据,各个站点将把这些数据压缩成更易于管理的数据包,并将其发给超级计算机和世界各地的科学家。

  在澳大利亚非洲的台址,SKA将通过中央区域密集分布和以中心为圆心沿着旋臂向四周散布的阵列方式拥有高灵敏度,并得到高分辨率图像。

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  分阶段方法:SKA建设将分阶段进行。SKA1将建设10%左右的望远镜,并且包括两种设备: 非洲的反射面天线(SKA1中频)和澳大利亚的低频天线(SKA1低频)。

  SKA2将扩充设备,有可能在非洲增加中频孔径阵列。望远镜分阶段建设将意味着SKA可以在整体施工完成前就开始运行并产生科学价值。

  第一阶段将在2018年至2023年之间进行,早期科学观测分析将在2020年进行。与此同时,第二阶段并行工作将开始并一直持续到21世纪20年代末。

SKA将推动技术的发展,尤其是在信息和通信技术领域。

  通过地理上的分散资源,该领域中旋臂式天线分布的创新将使其他处理大量数据的系统获益。SKA的计算需求将在2015年超过现存最快的超级计算机,而其数据处理和数据量将与整个互联网产生竞争,这使得我们需要一种新型的高速网络。

  SKA地处远离大电网的偏远地区,其能源需求对加快可扩展可再生能源的发电、输送、存储和节能技术的发展创造了机遇。

  SKA先导和探路者望远镜以及世界各地的SKA团队正在就SKA关键技术进行验证和设计研究,从中得出关键技术和可行的解决方案,从而将其整合并运用到最终的设备中。

澳大利亚

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根据联合东道国协议,SKA低频孔径阵列天线将在澳大利亚建设。

  2012年SKA组织发布声明,由南非和澳大利亚共同建造望远镜,并且澳大利亚将主建SKA的关键部分,并同步开展相关前沿研究。

低频孔径阵列

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SKA1 LOW(SKA1 低频设施)信息图

 

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  澳大利亚建设超过十万个覆盖低频射电波段的天线(每个高约2米),并在第二阶段将数量扩展到一百万。这个阵列将对宇宙最有趣的时期展开研究,回望宇宙的首个一亿年以观测第一个星系和银河系的形成,为暗物质和暗能量以及宇宙的演化提供有价值的信息。

  该阵列具有比现阶段同频率的设备更强的性能,其分辨率比现阶段性能最高的欧洲低频阵列(LOFAR)提高25%,敏感度是LOFAR的8倍,扫描天空的速度比LOFAR快135倍。

  由所有这些天线提供的原始数据的数量将相当于互联网流量的5倍。

  默奇森宽场阵列望远镜为其设计和科学目标供重要输入,是低频孔径阵列的保障。

 

澳大利亚SKA探路者 (ASKAP)

  澳大利亚SKA探路者(ASKAP),是澳大利亚默奇森射电天文台(MRO)委托澳大利亚联邦科学与工业研究组织( CSIRO)建设的射电望远镜,该设备位于西澳大利亚。

  另外一个重要的SKA先导也坐落于该地区,即默奇森宽场阵列(MWA)。

  澳大利亚现有的36个反射面天线的ASKAP望远镜正在进行SKA开创性新技术研究。其装配相位阵列馈源(PAF)技术,将可在天空宽阔的区域上进行极高分辨率的巡天。

  ASKAP的相位阵馈源(PAF)产生30个单独的(同时)波束覆盖30平方度(你手臂伸直时小拇指的宽度大概是1度)视场来给天线提供广阔的视场(FoV),相当可观地加快了巡天速度。

  此外,作为世界领先的望远镜,ASKAP是SKA一项重要的技术示范。而在ASKAP台址,默奇森射电天文观测站点将成为澳大利亚SKA望远镜设备主要组成部分的中心站点。

  查看Google maps中的ASKAP和澳大利亚SKA台址

最终将在澳大利亚西部建成约一百万面低频天线

以澳大利亚ASKAP望远镜为背景的低频天线效果图

 

关于ASKAP更多信息

  澳大利亚SKA探路者(ASKAP)是一种新型射电望远镜,能够为SKA技术提供重要的测试平台。

  望远镜已经设计完成,并由澳大利亚 CSIRO与世界领先的天文学家和工程师们合作建设。

  澳大利亚政府为其投入了1.11亿澳元用于ASKAP建设。

  为了配合国际SKA的科研、技术和预算目标,ASKAP望远镜将在运行时间内发展、尝试高度创新的新技术,并与国际SKA计划全局保持一致。每个ASKAP天线都装配多元化接收机或者相位阵列馈源,以保证对天空进行前所未有的观察。

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ASKAP望远镜的高架视图(图片来自CSIRO)

 

  ASKAP项目当前处于紧张的技术发展阶段,其所涉及的所有技术都属于尖端科技。来自CSIRO的科学家和工程师们正在设计和建造具有革命性的射电馈源新技术,并在其中完成重要的突破,这些突破将会对SKA发挥至关重要的作用。

 

关于MWA的更多信息

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位于西澳大利亚默奇森射电天文台的MWA望远镜是SKA三个先导望远镜之一。(图片来自科廷大学)

  上图中看到的 MWA,是工作频率在80-300MHz间的低频射电望远镜,它已经为SKA提供了一流的科研参考,它坐落于西澳大利亚默奇森射电天文台(MRO),是SKA三个先导望远镜之一。MWA通过澳大利亚、印度、新西兰和美国的国际合作得到发展,于2013年全面运行。但是,作为SKA的先导,它并不集成在最终的SKA望远镜当中,而是作为一个独立的资源持续工作

  MWA将对整个南半球的天空进行充分观察并对目标领域进行深度观测。天文学家能通过它来对SKA的四个关键科学目标进行研究。其首要任务是寻找宇宙再电离时期包围早期星系的星际氢气。MWA将会为银河系及其磁场、脉冲和恒星爆炸目标,以及关系到我们的太阳对地面环境影响的太空天气研究提供新的理解。

 

 

关于台址所在地的更多信息

  ASKAP和SKA望远镜最终将会落座的默奇森地区,传统上是Wajarri Yamatji人的领地,他们签署了一个原住民土地使用协议,旨在保护土著居民的文化遗产,并为这个地球上人口最稀少的少数民族之一带来教育和基础设施方面的显著效益。

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ASKAP奉献仪式(背景为天空和望远镜)

 

相关链接

澳大利亚-新西兰SKA网站

默奇森宽场阵列网站

ASKAP网站

项目时间表

SKA时间节点

  1991年,SKA初步设想形成;1993年,国际工作组建立;2000年,第一个备忘录签署;2006年,列出候选台址;2008年开始概念设计阶段;2011年,SKA组织成为法人实体;2012年选址;2013年发布并回收征求建议书。

  SKA1将于2018年至2023年建设,2020年开始进行早期科学研究。届时,运行中的望远镜阵列将具备对部分SKA关键科学的研究能力。21世纪20年代末期,整个SKA投入运行。

  下图展示了SKA的关键时间点。细节时间表和设计阶段参见这里

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非洲

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  南非的沙漠地区具有完美的射电静默背景,这为即将形成的跨越整个非洲大陆的SKA中高频阵列望远镜提供保障。该阵列是SKA项目的关键部分之一。

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以MeerKAT为背景的南非SKA站点反射面天线效果图

 

  在非洲,SKA并不是由南非独立主持,非洲大陆上的八个合作国家也将对射电望远镜建设做出贡献,为科学家提供世界上最先进的射电天文天线阵列。这些国家是:博茨瓦纳、加纳、肯尼亚、马达加斯加、毛里求斯、莫桑比克、纳米比亚、赞比亚。

  南非已经完成了KAT7望远镜阵列的组建,这是MeerKAT望远镜阵列的一个重要实验场所。MeerKAT作为SKA先导,由64个反射面天线组成。

  MeerKAT 64面反射面天线目前正在建设中,预计几年后可完成建设。在此之后,会将其与其他130个天线一同集成到SKA1 MID中。SKA1 MID将有共计大约200个天线分布于南非台地高原地区周围。

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SKA1-MID(SKA1中频设施)信息图

  SKA1 MID将在许多令人激动的科学领域进行观察,比如引力波、脉冲星,并将搜寻银河系中的生命迹象。SKA1 MID的建成将大幅提高现存望远镜的性能,成为相似的频段中最好的望远镜。它的分辨率将是现存相似频段的央斯基甚大阵列(JVLA)的4倍,灵敏度是其5倍。此外,它扫描天空的速度快60倍。

  中频孔径阵列天线目前正在研发中,并将于SKA2安装在南非。

  点击这里查看在Google Map上的南非SKA台址。

  点击这里查看SKA南非台址全景图。

SKA先导——MeerKAT 和KAT-7

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2014年3月,位于南非台地高原站点的第一个反射面天线

 MeerKAT 作为SKA的先导,现在已经在南非台地高原地区开始建设。它作为一个独立的装置,在未集成到完整SKA1的这几年,将自行产出重要的科学成果。在SKA全部建成之前,这64面13.5米直径格里高反射面天线,将会提供珍贵的科学数据。作为 MeerKAT的先导,前7个KAT-7天线现已建成。第一个MeerKAT天线已于2014年在现场安装完成。

  通过与南非工业界和大学以及世界上其他机构的合作,南非团队为MeerKAT开发了包括创新性复合材料望远镜反射面、领先的信号处理硬件和算法在内的技术和系统。

  由于项目创新及规模,其前五年观测时间已经分配给国际项目团队用于开展十个优先的大型射电巡天项目。

 

相关链接

有趣的事实

  • 2013年,7个KAT-7天线都成功装配了“制冷的”射频接收机,标志着这些望远镜天线建成成功。
  • 用制冷接收机捕获的第一张天文图像是人马座A,它强烈的射电辐射来自银河系中心的大质量黑洞。

SKA布局

  如何将SKA望远镜分布在两个大陆上?

一个巨大的后勤挑战

  SKA的总接收面积将超过一平方公里,或者说1,000,000平方米。这将使SKA成为远超过其他望远镜的有史以来建造的最大射电望远镜。为了达成此目标,SKA将使用数千个反射面天线(高频率)和更多的低频和中频孔径阵列望远镜。

  望远镜并不是仅仅成群地集中在核心区域,而是将按多个螺旋臂构造分布。天线将从中央核心起分布到广阔地域,组成众所周知的长基线干涉阵列

  在这样一个阵列中,物理距离分开了这些望远镜,他们之间的距离是通过射电信号到达每个接收机的时差精确计算出来的。计算机就可以计算出如何组合这些信号来合成相当于这两个区域之间宽度那么大的单个天线所接收的信号。

  如此,干涉测量技术使天文学家可以在阵列中模拟出一个和天线最大分布距离一样尺寸的望远镜,如果需要的话,可以使用几个子阵列来模拟一个小望远镜,甚至可以模拟多个小望远镜。

  这样胜于建一个巨型天线,这种干涉测量构造的适应性在某些方面超过了单个巨型天线的性能。这个系统可以用作一个巨型望远镜或多个小型望远镜,或在两者之间任意组合。

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SKA天线在一个大陆上延伸。图片来源:SKA组织

  科学家们在详细研究如何优化配置来获得最好的结果后选择了螺旋形布局设计。

  螺旋形配置给出了天线之间不同的长度(基线)和角度使得SKA有非常高分辨率的成像能力。

  完美的布局其实是天线之间按照不同基线和角度的数量最大化随机分布。然而建设和用电缆把天线连接的实际性意味着螺旋形配置是在图像分辨率和成本上最好的折中。

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位于澳大利亚的一个低频阵列的效果图

 

  高频反射面天线将分布在非洲数千平方公里的土地上,孔径阵列天线将从非洲和澳大利亚核心区域延伸200公里。

  每一个望远镜将连接至中央核心,中央核心将通过相关器组合来自每一个望远镜的数据并整合成易于处理的大小的数据包。这些数据将通过高速网络在全球范围传递到科学家的电脑屏幕上,这些科学家会处理从将成为世界上最大射电望远镜获取的极大量信息。

有趣的事实

• 目前在世界上分布了若干长基线网络,他们位于欧洲、加拿大、美国、俄国、日本和澳大利亚。
非洲甚长基线网络(AVN)将把已有的闲置大型(30米)射电通讯天线改作天文用途。
• 在欧洲的JIVE(欧洲VLBI联合研究院)是一个建于1993年的SKA探路者。
甚长基线阵列(VLBA)使用了十个在5351英里跨度上横穿美国的专用25米望远镜。作为一个天文设施,它是最大的全年运行的射电望远镜阵列。
LOFAR望远镜,由ASTRON射电天文台在荷兰建设,作为SKA探路者,它是目前存在最大的跨国连接的射电望远镜。

SKA的位置

  2012SKA双台址和单一总部国方案得到SKA组织成员国一致通过。

  SKA望远镜的两个台址国分别为澳大利亚南非,总部则设在英国

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  双台址的决定(PDF文件链接)是在充分考虑科学目标、工程目标、项目可持续发展和台址国当地经济、台址基础设施等相关因素后得出的结果。

 

  查看2012年11月14日电话会议中的成员声明。

  查看2012年5月25日会议中的成员声明。

 

为什么选择两个台址主办SKA望远镜?

  虽然说是双台址,但在非洲,几乎所有国家都是这个巨大的全球射电望远镜SKA南非台址的重要组成部分。

  双台址的最终选择是基于科学和战略因素得出的一个完美方案,该方案可以充分利用现有基础设施。

 

选址准则

  以下是一些参考条件:

  • 来自手机、电视、收音机和其他电子设备的射频干扰。
  • 电离层 (地球大气层上部)和对流层(地球大气层下部)的特征。
  • 包括气候和地下温度等在内的站点物理特性。
  • 大面积分布的望远镜间的连接和由SKA产生的全球数据通信网络。
  • 基础设施成本,包括电力供应和分布。
  • 运行和维护成本。
  • 台址可长期持续作为无线电静默区。

 

选址历程

  在向全球射电天文界发出SKA潜在台址初始分析的请求后,国际SKA指导委员会(ISSC)2003年至2004年收到了六个答复。经过台址评估工作组(SEWG)对这些答复的仔细评估,ISSC选择了五个国家作为SKA的候选台址:阿根廷、澳大利亚、中国、南非和美国。随后,美国撤出,其他四个国家成为SKA台址的竞争者。

  从2005年3月份到2005年年底,SKA项目办公室(ISPO)委托荷兰射电天文学研究所(ASTRON)每个月对候选台址进行射频干扰(RFI)校准测量,而候选台址本身也要进行超过一年的RFI测量。

  截至2005年12月31日,四个候选台址提交了建议书。经过一段时间的评估,并考虑到国际SKA台址咨询委员会的建议,澳大利亚和南非进入了ISSC台址国候选短名单。

  最终得出的结论是两个候选台址优势相当。2012年,双台址方案最终确定。

  现代超大规模科学项目需要财政、科学、工程等多领域的专业国际合作。全球科学界的努力和关注使得在SKA规模上的冒险成为可能。

  SKA组织在各成员国中发挥着巨大的作用,并对项目集中领导。其总部在英国曼彻斯特附近的Jodrell Bank天文台。

 

持续的测试

  2020年中旬SKA开始全面运行,作为此前的先进科学运行和测试的一部分,两个关键的先导设施现在正在使用并开始测试,其在某些情况下也将作为SKA的一部分。SKA将阶段式发展,这里会提供更多的细节。

  坐落在南非的MeerKAT先导望远镜将会纳入SKA1,而澳大利亚的ASKAP望远镜正在作为试验平台探索有前景的新技术 。这两项设施正在为这些地方的SKA科学家提供未来十年的珍贵数据,这些数据能够使这些地方的SKA研究、发展和建设更加完善。

 

  下表显示了SKA建设阶段望远镜的数量以及他们所处的位置。

类型 SKA1   SKA2  
  天线数量 站点 线数量 台址
反射面天线 ~200 (包括64个Meerkat) 非洲  ~2000个 非洲
36 个ASKAP 反射面天线 澳大利亚
低频孔径阵列天线 ~130,000个 澳大利亚 多达 1,000,000个 澳大利亚
中频孔径阵列站 250个 非洲

  注意:SKA2所有方面的实施都受到SKA1在两个台址中运行效果的影响。

  研究期间产生的许多科学论文导致了SKA望远镜的双台址决定。

董事会

  所有SKA组织的工作都在董事会的监督下进行,董事会有权任命高级别职员、决定预算、接纳新的项目合作伙伴、指导全球工作包联盟的工作。

  每个正式成员国任命两位代表加入董事会。

 

董事名单

  董事会主席:John Womersley教授

姓名 类别 国籍
Martin Hoffman

Sarah Pearce 博士

投票董事

科学董事

澳大利亚
Gregory G. Fahlman 博士

Bryan Gaensler 教授

投票董事

科学董事

加拿大
尹军

彭勃 教授

投票董事

科学董事

中国
Beatrix Vierkorn-Rudolph 博士

Michael Kramer 教授

投票董事

科学董事

德国
Yashwant Gupta 教授 投票董事 印度
Giampaolo Vettolani 博士

Luigina Feretti 博士

投票董事

科学董事

意大利
Patricia Vogel(女)

Mike Garrett 教授

投票董事

科学董事

荷兰
Jonathan Kings (副主席)

A/ Melanie Johnston-Hollitt 教授

投票董事

科学董事

新西兰
Phil Mjwara 博士

Bernie Fanaroff 博士

投票董事

科学董事

南非
Lars Börjesson 教授

John Conway 教授

投票董事

科学董事

瑞典
Paul Alexander 教授 投票董事 英国

参与国

  拥有全世界40%人口的国家参与SKA,SKA是名符其实的全球性组织。

  当前,SKA成员国包括澳大利亚、加拿大、中国、印度、意大利、新西兰、南非、瑞典、荷兰和英国等10个国家,未来几年,将会有更多的国家加入SKA。

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  此外,除了10个核心成员国,全世界来自20多个国家*的约100个组织已参与到SKA的设计研发中。以下是核心成员国的参与名单:

(*所有成员国+德国、巴西、法国、日本、马尔他、韩国、波兰、葡萄牙、俄罗斯、西班牙、美国)

SKA组织

  包括工程、科学、台址评估、运行和公共宣传在内的所有关于SKA项目的所有国际合作和活动由SKA组织办公室负责。

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位于英国曼彻斯特的Jodrell Bank天文台的SKA组织总部。背景是Lovell望远镜。图片来源:R. Millenaar(ASTRON/SKA)摄于SKA总部

  2012年,SKA项目双台址方案的确定是最近科学界做出的最重大决定。这个独一无二的项目将在接下来几十年内不断挑战现阶段人类工程水平和科学成就的极限。2013年,SKA组织将总部设在了同样独特的地方,此地将成为SKA团队之家,承担起这史无前例的望远镜的所有建设、设计和科学产出的管理工作。SKA国际总部的揭牌仪式由英国大学和科学部部长David Willets主持。

  SKA组织总部设在拥有标志性建筑——Lovell望远镜Jodrell Bank天文台,其地处英国曼彻斯特。该地将成为有史以来最大射电望远镜——SKA的全球性建设团队的中枢。由英国曼彻斯特大学资助的优雅而现代化的办公楼,为包括来访人员在内的50多名工作人员提供优良的工作环境。该办公楼由建筑师Fielden Clegg Bradley设计,John Turner建筑集团建造,并采用Capita Symonds环保工程方案以确保对环境影响最小化。巨大玻璃幕墙可充分利用自然采光,所有的通风、照明、取暖系统皆采用高效节能模式。该办公楼经过6个月的建设,于2012年11月开始启用。关于SKAO总部启用仪式的全面报道参见这里

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2013年,英国大学与科学部部长David Willets在SKA总部揭牌仪式上

SKA项目

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在夜间运行的SKA1。图为SKA反射面天线和低频孔径阵列,背景为MeerKAT和ASKAP反射面天线

  平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, 以下简称SKA)是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜,其接收面积达一平方公里。 SKA将为现阶段的工程技术和研发水平带来质的飞跃。目前,其准备工作及详细设计进展顺利。作为历史上最大的科学工程之一,SKA将汇集世界上最好的科学家、工程师和决策者来共同完成此工程。

 

规模空前

  SKA最终将建设上千面反射面天线和一百多万个低频天线。天文学家能够利用它观察整个天空,并监测天空中从未有过的细节。

  其独特的配置使其具备无可匹敌的观测范围,且在很大程度上超过了哈勃太空望远镜的图像分辨率质量。

  它将具有对空中大片区域成像的能力,其他巡天望远镜从未完成过在如此高灵敏度上开展如此规模的壮举。在未来几十年里,随着其他一系列大型光学和红外线望远镜的建造并被发射到太空,SKA将完美地增强、补充和引领科学发现的方式。

 

共同主办

  因为科技原因,南非台地高原地区(South Africa’s Karoo region)和西澳大利亚莫奇森郡(Western Australia’s Murchison Shire)被选为共同主办地点。

  高中频反射面天线将主要建设在以南非台地高原沙漠为核心的非洲大陆。低频天线将主要建设在澳大利亚莫奇森郡。

 

全球性努力

  10个成员国是SKA项目的基石。目前,约有超过20个国家的约100个组织参与了SKA的设计和开发。世界顶级的科学家和工程师们将设计开发一个能承担海量数据传输储存与处理的超级计算机,其所涉及到的网络技术,现存任何计算机都将无法比拟。

 

分阶段实施

  SKA将分阶段开发。包括详细设计、技术实现、工程研发、合同准备等在内的建设准备阶段,将从2012年开始并持续到2017年,为SKA1的建设做好准备。

  SKA建设分两个主要阶段,SKA1将从2018年持续到2023年,该阶段将在澳大利亚建设500多台低频天线,每台大约包含250个独立天线;在南非建设约200个反射面天线,并将MeerKAT64面天线作为先导单元。

  两个台址的望远镜阵列都将在SKA2完成建造,并计划在2030年左右开始完全运行,届时SKA将有约2000个高中频反射面天线和孔径阵列以及一百万个低频天线。

  2020年,SKA的部分阵列将开始进行科学观测。

 

望远镜和阵列

  SKA主要设施包括反射面天线低频孔径阵列,这些都将在未来几年里,由图纸变成现实。

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最终将在南非及非洲其他地区建成上千个中高频15米反射面天线

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最终将在澳大利亚西部建成约一百万面低频天线

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SKA成本

  2013年7月,SKA董事会通过以下决议:

  “根据SKA组织总干事的建议,SKA董事会要求SKA办公室在建造费用不超过6.5亿欧元的条件下,继续进行SKA1的设计。在项目设计和建设过程中,SKA办公室和包括SKA工程咨询委员会(SEAC)在内的咨询机构将通力合作,通过进行基线设计的科学和工程评估,以使得SKA1项目的开展符合该预算。这一决定与建设一个令人兴奋的、下一代具有转换科学能力的望远镜的初始目标相一致。

  在成功重定基线之后,各研发团队根据重订的基线来改善设计方案。SKA1的研发工作根据其预算正有序开展。

  整个SKA建设阶段(包括SKA1和SKA2)预算的制定目前仍未确定。任何预算必须基于工程建设所需成本。

  SKA各任务包的成本将在2015年制定,现阶段正在进行各任务包的初步设计评审(Preliminary Design Review, PDR)。一些计划在SKA2建造的项目现在仍处于设计初期,其后续制造、安装、运行成本现在还无法估计。因此完整的SKA的建设成本将在对工程设计研发工作进行有效评估后再提交董事会。

 

先导和探路者

  在SKA成型之前,一系列称为先导和探路者的演示望远镜和系统已经在世界各地运行或研发,相关技术为SKA的发展铺平了道路。

 

关键科学目标

  SKA将引领科学技术的巨大改变,在天文观测领域开辟出新的天地。SKA科学家们将聚焦望远镜各关键科学目标,这些科学目标每一个都将重新定义我们对已知的空间的理解。

  挑战爱因斯坦相对论的极限;观测宇宙大爆炸后如何形成第一个恒星和星系;通过观测前所未有的细节,帮助科学家了解被称为暗能量的神秘力量的本质;通过理解宇宙磁场作用从而获得诺贝尔物理学奖……还有我们最渴望得知的,人类在宇宙中是否孤独。通过聚焦这些问题,SKA将真正走在科学研究的前沿。

  SKA早期科学观测预计于2020年开始。

 

SKA 成员

  SKA组织的成员来自10个国家:澳大利亚、加拿大、中国、印度、意大利、新西兰、南非、瑞典、荷兰和英国。这个全球性组织由位于英国曼彻斯特Jodrell Bank天文台的非营利公司SKA组织(SKA Orgnisation, SKAO)管理。想了解更多SKA参与国信息请访问参与国页面。

新闻

令人惊讶的事实

媒体

敬请期待……

本地工业

敬请期待……

SKA科学

  SKA旨在解决一些天文学领域的重大问题。

  由成千上万的个射电接收机结合形成的世界最大射电望远镜,通过其前所未有的高敏感度,让天文学家得以洞察大爆炸后的第一个恒星和星系的形成和演化、宇宙磁场的作用、重力的本质,甚至地外生命。

  从历史上看,SKA的发现将是我们现在无法想象的。

  SKA的关键科学目标已划分为多个关键类别,每一类都有相应的工作组来促进和管理。

 

一些主要的SKA科学目标包括:

星系演化、宇宙学和暗能量

星系演化、宇宙学和暗能量

  星系是如何进化的?暗能量是什么?宇宙发展中的加速来源于神秘的暗能量。SKA将通过绘制氢原子的宇宙分布,研究大爆炸后暗能量的发展。了解更多……

 

 

 

Strong-field tests of gravity using pulsars and black holes

用脉冲星和黑洞的引力进行强磁场测试

用脉冲星和黑洞的引力进行强磁场测试

  爱因斯坦关于引力的理论正确吗?SKA将研究引力本质并挑战广义相对论理论。了解更多……

 

 

 

 

Investigating the origin and evolution of cosmic magnetism

宇宙磁场的起源和演化

调查宇宙磁场的起源和演化

  在空间中产生的巨大磁场是什么SKA将描绘宇宙磁场的三维图,来了解其如何稳定星系,影响恒星和行星形成,以及调节太阳和恒星的活动。了解更多……

 

 

 

Probing the dark ages - the first black holes and stars

探索黑暗时代——第一个黑洞和恒星

探索宇宙的开端

  第一个黑洞和恒星是如何形成的呢?SKA将锁定黑暗时代,以发现最早的黑洞和恒星是如何形成的。了解更多……

 

 

 

 

The cradle of life searching for life and planets

寻找行星的生命发源地

生命的发源地

  我们是孤独的吗?SKA能够探测微弱的外星信号并在太空中寻找能够形成生命的复杂分子。了解更多……

 

 

 

 

Flexible design will enable exploration of the unknown

灵活设计探索未知领域

探索未知领域的灵活设计

  这是真正令人兴奋的转换科学,历史已经证明其意外产生了许多伟大的发现。SKA独特的灵敏度和多功能性将引领许多新发现。

  我们应该为这些可能性做准备。

  完整的SKA科学的详细情况见SKA科学书

 

SKA设计

  SKA设计是一个多年的持续过程。通过来自所有参研机构的设计研究,SKA将成为一个真正出色的工具。SKA组织在2013年初首次发布了一个基线设计文档,并于2013年3月中旬进行招标,邀请研究机构和工业界参与SKA望远镜的最终的详细设计。更多关于SKA的设计过程参见设计过程网页

  如上所述,设计活动的目的是为了对SKA各任务包进行准备,从而推进SKA1阶段。2013年11月,10个工作包国际联盟的形成聚集了来自世界各地的专家,涵盖了SKA需要的所有任务。这10个联盟也涉及了全球各行业的工业、工程和科学组织,来自五大洲的100个组织中的500多名人员。该联盟的工作细节参见工作包页面

  SKA1的设计研发工作是通过全球范围内的合作进行的,SKA董事会通过的该阶段的预算为6.5亿欧元。在这一阶段成功完成,并进行完初步设计审查后,全球的工程团队正在加紧进行建设前的最后设计阶段。

  通过上面的地图可以看到丰富的合作伙伴名单。放大并单击每个合作伙伴组织,可以看到他们在SKA项目中所承担的具体任务和其背景。

  关键文件,包括基线设计、0级和1级需求和任务包/联盟包交付时间表参见这里

 

News

主页

The People’s Republic of China is one of the initiators and full members of SKA Organisation.

China has been taking part in SKA pre-construction, initially through the National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) and since 2012 through the Ministry of Science and Technology (MOST).

Chinese industry, research institutions and universities are involved in 6 of the 11 international design consortia, including Dish (DSH), Low-Frequency Aperture Array (LFAA), Mid-Frequency Aperture Array (MFAA), Signal and Data Transport (SaDT), Science Data Processor (SDP) and Wideband Single Pixel Feeds (WBSPF).

 

中国是SKA的创始国和正式成员国之一。2012年,经国务院授权,科技部替换中科院国家天文台,代表中方加入SKA建设准备阶段 。

目前,在SKA对外发布的11个工作包中,中方参与了天线(DSH)、低频孔径阵列(LAFF)、中频孔径阵列(MFAA)、信号与数据传输(SaDT)、科学数据处理(SDP)、宽带单像素馈源(WBSPF)等6个国际工作包联盟的研发工作 。

欢迎

The People’s Republic of China is one of the initiators and full members of SKA Organisation.

China has been taking part in SKA pre-construction, initially through the National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) and since 2012 through the Ministry of Science and Technology (MOST).

Chinese industry, research institutions and universities are involved in 6 of the 11 international design consortia, including Dish (DSH), Low-Frequency Aperture Array (LFAA), Mid-Frequency Aperture Array (MFAA), Signal and Data Transport (SaDT), Science Data Processor (SDP) and Wideband Single Pixel Feeds (WBSPF).

  中国是SKA的创始国和正式成员国之一。2012年,经国务院授权,科技部替换中科院国家天文台,代表中方加入SKA建设准备阶段 。

  目前,在SKA对外发布的11个工作包中,中方参与了天线(DSH)、低频孔径阵列(LFAA)、中频孔径阵列(MFAA)、信号与数据传输(SaDT)、科学数据处理(SDP)、宽带单像素馈源(WBSPF)等6个国际工作包联盟的研发工作 。