Підпис: Оригінальний контрольний стіл банку Jodrell з видом телескопа Lovell. Кредит: Ентоні Холлоуей.
Минулого тижня ми оглянули публічне обличчя обсерваторії банку Jodrell, Центру відкриття. Але на цьому тижні ми отримуємо закулісну екскурсію серцем цієї вражаючої та історичної обсерваторії.
Доктор Тім О'Брайен - асоційований директор Обсерваторії банку Джодрелл і читач з астрофізики в школі фізики та астрономії Манчестерського університету. Починаючи нашу екскурсію телескопами, диспетчером та комп’ютерами, він пояснює роль Джодрелла в історичному розвитку радіоастрономії. Телескоп Ловелла, що знаходиться в основі обсерваторії, сьогодні - це будівля 1-го класу, а також перебуває на передовій сучасних наукових досліджень.
Банк Джодрелл спочатку був полігоном департаменту ботаніки університету. Обсерваторія була заснована сером Бернардом Ловеллом, коли втручання трамваїв порушило дослідження космічних променів, які він проводив у Школі фізики в головному кампусі університету в місті. Сер Бернард перемістив своє радіолокаційне обладнання на майданчик у 1945 році, щоб спробувати знайти відлуння радіо від іонізованих стежок космічних променів, але натомість заснував цілу нову область досліджень метеорів.
Телескоп Ловелл (спочатку Марк I) був найбільшим керованим радіотелескопом у світі (діаметром 76,2 м) і єдиним, хто зміг відстежити пускову ракету Sputnik 1 у 1957 році; вона все ще є третьою за величиною у світі. Крім відстеження та отримання даних від таких зондів, як Pioneer 5 в 1960 році і Luna 9 в 1966 році, безперервна програма модернізації дала змогу вимірювати відстані до Місяця і Венери і досліджувати пульсари, астрофізичні мазери, квазари та гравітаційні лінзи. Він дав найбільш широкі дослідження пульсарів у бінарних зіркових системах та виявив перший пульсар у кульовому скупченні. Він виявив першу гравітаційну лінзу, а також використовувався для спостережень SETI. Тепер на його третій поверхні, що відбиває, безперервна програма оновлень зробила його потужнішою, ніж будь-коли.
У 1964 році був завершений еліптичний радіотелескоп Марка II. Він стоїть посеред поля, карбуючи невеликий оглядовий купол, в якому розміщений оптичний навчальний телескоп Тіма і оточений повоєнними хатами, названими в результаті проведених в них досліджень, тому одну називають променем (після метеорів), а інший Місяцем. Маючи основну вісь 38,1 м і малу вісь у 25,4 м, Марк II використовується в основному поряд з Ловеллом як частина e-MERLIN (Багатоелементна мережа радіозв'язку інтерферометра), національного радіоастрономічного об'єднання Великобританії, що ведеться від Джодрелла. Сюди входить до 7 радіотелескопів: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall та Pickmere. e-MERLIN має найдовшу базову лінію (розділення телескопів) 217 км і роздільну здатність краще 50 міліарсекунд, що порівнюється з космічним телескопом Хаббла, але на радіо, а не на видимій довжині хвилі. Манчестерська філія Джодрелла також приймає регіональний вузол Великобританії для АЛМА (Великий міліметровий масив Atacama / субміліметр) в Чилі.
Телескоп «42 фути» стоїть біля входу в головну будівлю, де розміщується диспетчерська. Основним завданням телескопів є постійне спостереження за Пульсаром в основі туманності Краба (весь час він знаходиться над горизонтом). Тім в цей момент показав свою вражаючу партійну хитрість математично продемонструвавши, що розмах дійсно вказує на Крабового Пульсара, обчислюючи з правого Вознесіння Пульсара (05h 34m 31,97s) та відхилення (+ 22d 00m 52,1s), де це було б у небо в той час. Він зібрав за 30 років дані, що становить 4% віку пульсара, даючи життєві підказки про те, як розвиваються пульсари.
Підпис: Д-р Тім О’Брайен розмовляє з професором Брайаном Коксом і Дарою О’Біайн в контрольній кімнаті під час Stargazing Live Credit: Манчестерський університет
Тім був досить люб'язний, щоб впустити мене до Контрольної кімнати, яку часто не бачили загальні відвідувачі сайту, хоча він приймає щорічні серіали "Stargazing Live", телевізійні телеканали BBC, що їх проводять професори Брайан Кокс та Дара О'Бріайн. Це чудово ілюструє історичну та сучасну роль Джодрелла в радіоастрономії. Це дивовижно британська суміш найсучасніших комп'ютерних технологій, оригінальне обладнання 1950-х та всі точки між ними. В одному куті є масивні монітори з плоским екраном, які демонструють та можуть керувати кожним із приладів, атомний годинник поруч із дерев’яними та скляними шафами, в яких розміщуються посмикування голки, які відслідковують тиск повітря, швидкість вітру та перепади температури на рулонах чи дисках паперу. У центрі кімнати - оригінальний пульт управління у формі підкови 1950-х років.
Величезне вікно виходить на область Ловелла, яка була «припаркована» під час мого візиту, тоді як відбивна чаша отримала новий шар фарби, спрямований прямо до зеніту із застосованими гальмами. Якщо вітри посилюються під час спостереження, посуд потрібно піднімати і переміщувати до цілі вище на небі. Якщо вітри досягають 45 миль на годину, посуд потрібно припаркувати у цьому вертикальному положенні. На щастя, це трапляється не надто часто. Сильне скупчення снігу може спотворити форму страви, тому його потрібно витерти. Диспетчерський персонал обслуговується цілодобово 365 днів у році. У всій кімнаті дуже задоволена кількість миготливих вогнів, циферблатів, ручок та вимикачів. Як справедливо каже Тім: «Вам потрібно багато миготливих вогнів».
Jodrell розміщує декілька загальних і спеціалізованих обчислювальних кластерів. Починаючи з 1960-х, Ловелл і Марк II регулярно брали участь у VLBI (Very Long Baseline Interferometry), який включає телескопи по всій Європі, Китаю та Африці, а також може бути пов'язаний з VLBA (Very Long Baseline Array) в Америці для створення телескопа розмір планети, здатний створювати найгостріші зображення в усіх астрономіях. У кімнаті VLBI розміщений величезний масив приймача та записувального обладнання. Сюди входить GPS-приймач з точністю до 0,5 мілісек, який ласкаво відомий як "Повністю точний годинник", хоча вони мають новіші з точністю до 25 наносекунд, а їхній мазерний атомний годинник точний до 1 частини за 10 ^ 15 або до 1 секунди кожні 30 мільйонів років! Імена - це річ у Джодрелла, п'ять генераторів сигналів, які використовуються для перетворення частот у приймачі, мають чітко позначені Шарон, Трейсі, Найджел, Кевін і Даррен.
Запис: Телескоп Mark II у банку Jodrell. Кредит: Автор
Джодрелл був першопрохідником зв'язку радіотелескопів на сотні кілометрів і побудував спеціалізовану оптичну волоконну мережу, яка з'єднує всі сім телескопів e-MERLIN. Тім зробив паузу для ефекту перед вражаючо великими і важкими синіми дверима, які були прикрашені численними драматичними попереджувальними знаками та зловісно гули, рукою на міцному важелі. Це був будинок корелятора e-MERLIN, фокус усіх семи телескопів і серце мережі, це повинно бути обережно екрановано, щоб воно не заважало радіовипромінам на місці. Тім постукав по вхідному коду, потягнув важіль і ніжний гул став оглушливим ревом, коли ми зайшли в металеву кімнату, холодною кондиціонером. У куті є масивні балони газу, готові заповнити приміщення у разі пожежі. У центрі - копчена скляна шафа, розміром з великий шафа для одягу, що містить комп'ютерний вузол із фестонами жовтих кабелів з оптичного волокна, пов’язаних із телескопами та що приносять у приміщення стільки даних, скільки разом подорожують по іншому інтернету Великобританії.
У компанії Jodrell працює близько 40 співробітників, а понад 100 працюють у університеті Алана Тьюрінга в Манчестері. Список дослідницьких програм групи охоплює всі аспекти астрономії - від вивчення Великого вибуху до відкриття екзопланет. Вони використовували пульсари для перевірки теорії гравітації Ейнштейна, за що їм було присуджено наукову премію Декарта ЕК. Вони розробили підсилювачі з низьким рівнем шуму для космічного апарату Planck ESA, який повідомить про результати космології наступного року. У європейській мережі радіотелескопів вони використовують пульсари для спроби першого виявлення гравітаційних хвиль, передбачених Ейнштейном.
З погляду на майбутнє зараз ведуться роботи поряд із головним Контрольним корпусом над будівництвом нової будівлі для розміщення Міжнародного бюро проектів для СКА (квадратний кілометровий масив), який розміщуватиметься в Африці та Австралії, і коли буде завершено близько 2024 року, стане найбільшим у світі радіотелескопом 21 століття. Коли ми їдемо, я запитую Тіма, що було б у його списку побажань на майбутнє (всі астрономи мають список бажань, чи не так?) Він хотів би бачити таку систему, як СКА, яка охоплює Північну півкулю та майбутній телескоп, який міг робити спостереження в режимі реального часу, цілого неба, миттєво орієнтуючись на перехідні об'єкти, такі як нове, які є основним фокусом його власних досліджень. Я думаю, що сер Бернар би схвалив.
Дізнайтеся більше про Центр астрофізики банку Jodrell
