Какие проблемы возникают при строительстве и анализе данных телескопа CHIME?

Есть много радиотелескопов, которые состоят из больших массивов антенн. Обычно мы думаем о множестве отдельных блюд, и VLA и ALMA являются двумя наиболее известными.

Но если вы хотите следить за огромным участком неба, чтобы поймать очень редкое событие, вам нужно широкое поле зрения больше, чем сверхвысокое пространственное разрешение. И если то, что вы ищете, является супер-горячей наукой, вы хотите построить свое устройство быстро, что означает скромный бюджет.

Столь широкое поле, более низкое разрешение означает меньшую базовую линию, а CHIME составляет порядка 100 метров в сторону. но построить 1000 маленьких, скажем, 3-метровых тарелок или 1000 логопериодических дипольных решеток и попытаться управлять ими всеми было бы беспорядком.

Поэтому вместо этого CHIME построил четыре простых параболических цилиндра и сказал всем этим антеннам быть добрыми друг к другу и делиться!

Каждая антенна улавливает сигналы с огромной площади цилиндра. Если вы включаете все направления, это похоже на отрезок 25x25 метров. Антенны разнесены примерно на длину волны или около того, но этого достаточно для интерферометрии с сигналами в компьютере.

В препринте ArXiv « Проект CHIME Fast Radio Burst: обзор системы» очень подробно рассказывается о конструкции и оптимизации антенны с учетом того, что она должна делать, и необходимости сделать ее простой при разумном бюджете.

Рис. 1. Фотография телескопа CHIME от 15 сентября 2016 г., вид на северо-запад. Транспортные контейнеры, в которых находится X-Engine и серверная часть CHIME/FRB, можно увидеть рядом с крайним правым цилиндром. Хижины приемников, в которых находится F-Engine, находятся под отражателями и здесь не видны. На заднем плане виден телескоп синтеза DRAO (Kothes et al. 2010). Подробные свойства CHIME см. в Таблице 1.

Поле зрения в направлении север-юг (оси параболических цилиндров) составляет около 110 градусов, а вот в направлении восток-запад оно, конечно, очень узкое, всего 2,5-1,3 градуса.

Я позаимствовал следующий текст, изображения и ссылки из своего вопроса. Как канадский радиотелескоп CHIME справляется с поляризационной аподизацией светосильной оптики f/0,25?

Вот изображение некоторых антенн, смотрящих вниз в желоб:

внизу x2: от Антенна клеверного листа: компактный широкополосный облучатель с двойной поляризацией для CHIME

Рис. 1. Слева форма каждого лепестка состоит из двух перпендикулярных прямых линий, двух дуг окружности под углом 45 градусов с радиусом R и одной половины эллипса. W — большая ось эллипса, а L — длина от пересечения прямых сторон до внешнего края эллипса. Форма показана здесь для принятых значений зазора, R, L и W. Каждый из четырех выступов, показанных в центре, подключен к одной стороне вертикальной микрополосковой линии передачи, и в каждом случае полная ширина соседнего лепестка подключен к другому проводу. Справа показаны смоделированные токи CST для одной линейной поляризации на частоте 600 МГц. Обратите внимание на небольшую асимметрию в распределении тока вблизи центра из-за геометрии выступа.

Рис. 3. Линейная решетка из восьми трилистниковых антенн, установленных на фокальной линии CHIME Pathfinder в Радиоастрофизической обсерватории Доминион в Пентиктоне, Британская Колумбия, Канада. Фотография сделана через отражающую поверхность из проволочной сетки (шаг сетки 19 мм), иллюстрирующая фотонный вид антенн и заземляющего слоя. Обратите внимание, что каждый фид имеет фид изображения в плоскости земли, на расстоянии 1/2 λ от центральной частоты полосы пропускания. Обратите также внимание на четыре прорези, прорезанные для удаления диэлектрического материала из зазоров между лепестками.

ниже: Из https://chime-experiment.ca/instrument

CHIME состоит из четырех смежных цилиндрических рефлекторов размером 20 м x 100 м, ориентированных с севера на юг. Фокусная ось каждого цилиндра выровнена с 256 антеннами с двойной поляризацией, каждая из которых принимает излучение от большой полосы неба, которая почти простирается от северного горизонта до южного горизонта. Это дает CHIME огромное поле зрения. Антенны CHIME специально разработаны для обеспечения хорошей чувствительности в диапазоне от 400 до 800 МГц в обеих линейных поляризациях. Это дает CHIME большой охват частот. Сигналы от антенн усиливаются в два этапа с помощью малошумящих усилителей, разработанных в индустрии сотовой связи. Это новое применение потребительских технологий делает CHIME доступным.2048 сигналов с этих входов (256 антенн x 2 поляризации x 4 цилиндра) подаются на F-Engine для начальной стадии цифровой обработки.