内地的射电天文学

这是我们早些时候从Kirsten Gottschalk在Murchison射电天文台网站发回的报道，你可以听到/阅读第一部分
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已经在默奇森的两个先驱望远镜展示了射电天文学家探测无线电波的两种方式。至少从外观上看，ASKAP的白色碟形看起来更像传统射电望远镜的图像。对于高频无线电波，碟形天线仍然是首选，因为接收器价格昂贵，而且使用大型碟形天线将无线电波聚焦到少数探测器上是有意义的。但是低频无线电波接收器很便宜。与其建造巨大而笨重的金属结构来将无线电波聚焦到少数探测器上，不如建造更多更小的天线。在默奇森这样的偏远地区尤其如此，在那里，保持大型移动结构的良好维修成本很高。MWA将这个想法发挥到了极致，拥有超过2000个被称为偶极子的微型天线。每一个都没有活动的部分。

Kirsten -今天早上在ASKAP度过了美好的早晨，现在我们来到了默奇森广域阵列的现场。我们吃了一点午餐，吃了些蛋糕，现在我们沿着MWA的海沟线前往核心。默奇森广域阵列的配置与其他射电望远镜阵列非常相似因为你有一个密集的核心，有很多天线然后慢慢地，当你越来越远离望远镜的核心，它变得越来越分散，天线也越来越远。现在，我们在默奇森广域阵列的核心。离MWA办公室大约500米远。从那个办公室向外辐射的是我们所说的堑壕线。他们在地上挖了洞，让电缆通过，然后再填上，所以看起来很像道路。有7个向外辐射。

我四处张望。就你所能看到的，只有很小的MWA偶极子它们聚集成16个一组，16个一组的正方形，我们称之为瓦片。在一个方向上，我可以看到大约30块瓦片聚集在一起，然后MWA的其余部分越来越远，从中心向外延伸约2公里。在一个大约3平方公里的区域里，我们总共有128块瓷砖。每一块瓦片，我走近它，它有一个5 × 5米的大正方形网格，然后偶极子被夹在那里，小天线，然后它们都有电缆从它们里面出来，这些电缆被钩在这个白色的盒子里，这个盒子位于瓦片的南端。那个白色的盒子叫做光束成形器。默奇森广域阵列的一个特别之处在于它实际上没有任何活动部件。你不能通过移动碟形天线把望远镜指向天空的某一部分。相反，你可以用电脑用电子方式指向天线，这就是波束成形器的用途。它形成了天空中的光束!

实际情况是，无线电波进入望远镜每个天线显然都在地面上不同的位置所以无线电波会在不同的时间进入每个天线。然后所有的信息都被传送到波束前，波束前由想要使用望远镜的天文学家告诉你想要在天空中看到什么。它所做的就是给每个信号增加一个延迟，以一种方式把信号组合起来，这样你最终就能看到天空中正确的位置。

多米尼克——MWA的每一个天线都接收来自天空的无线电波，但是望远镜的控制软件可以通过在一些信号中引入微小的延迟来选择观察的方向。来自东方的无线电波将首先到达最东部的瓦片，然后以光速向西扫过阵列。

一旦建成，SKA将产生大量的数据。由于孔径阵列将由如此多的小天线组成，每个天线接收各自独立的信号，这些信号必须加在一起，因此流入控制计算机的数据总量将以每秒数千太字节为单位进行测量。这给工程师们带来了严峻的挑战。这意味着这个地方到处都是埋在地下的光纤，要把流经这些光纤的所有数据传回珀斯是不可能的。相反，SKA背后的大部分计算能力需要部署在距离天线几百米以内的地方。在沙漠中定位SKA的全部目的是为了远离电子设备产生的无线电嗡嗡声。工程师们需要确保计算机产生的任何无线电波都远离天线。

天空仍然有一些蓝色的暗示，但它主要是灰色的云覆盖。我们预计今晚会有小雨。当然，所有的望远镜都是防水的，但不仅如此。它们也是防无线电频率的因为没有必要大老远跑到这里然后建一个大型发电站给你的望远镜供电建造接收器和控制望远镜的电子设备因为它们会产生无线电波。所以，MRO里的所有东西都被屏蔽在每一英寸的范围内，以确保它不会产生任何可能干扰望远镜的无线电波。

这对于像ASKAP和MWA这样的望远镜来说尤其重要，因为它们被设计得非常非常灵敏。MWA的设计目的是接收宇宙中一些最古老的信号，这些信号将非常微弱。所以，任何人造的和地球上的信号都会淹没这些信号。

所以，我们有像CSIRO控制大楼这样的东西有两个巨大的气闸可以进入。它们不是用来防止空气流出，而是用来防止无线电频率干扰。我真的很喜欢他们测试大楼的方式，确保它是无线电频率紧密的:他们在大楼里有一个大的信号发生器，然后带着探测器走来走去，说:“好吧，这个焊缝需要再焊接一点，因为它会漏一些东西。”然后基本上确保建筑是完全密封的，没有任何东西可以出来。同样的事情也发生在MWA的所有设备上。

所以我们有这些可爱的白色盒子放在战壕线上。他们被称为接收者。有16个这样的接收器，8块瓷砖连接到每个接收器上，它们看起来就像一个白色的盒子，里面有一个冰箱，然后是一大堆电子设备。这些电子设备会产生很多无线电频率干扰，所以白盒子本身会非常非常强地屏蔽它们，以确保瓦片只接收到来自太空的信号。

多米尼克- MWA和ASKAP被用来测试SKA将要使用的新型无线电接收器。将它们放置在离SKA建造地点非常近的地方，也可以测试该地点在实践中是否像它在纸上看起来的那样好。我不得不说，我在澳大利亚和南非网站上看到的第一个结果都令人印象深刻。在没有移动电话和电视发射机的情况下，只要通信卫星在头顶上运行，这些地点的背景噪音就会明显恶化。

柯尔斯顿:我们刚离开布拉迪。出发的时候大概是早上八点差一刻。我们已经准备好了8.5小时的回家之旅，先走泥土路，然后再走停机坪。我们期待着回到珀斯，但离开默奇森酒店让我们很难过……

Chris -感谢国际射电天文学研究中心的Kirsten Gottschalk，也感谢CSIRO允许我们在网站上进行记录，以及管理MWA的科廷大学。

在最新一期的裸天文学播客中，你可以从Kirsten和Dominic那里听到更多关于射电天文学、SKA及其前身的信息。