تلسكوب مصفوفة الكيلومتر المربع SKA

تلسكوب مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) Square Kilometre Array هو تلسكوب راديوي، يعتبر من أكبر التلسكوبات حيث تقارب مساحته الكلية كيلومتر مربع، مركز قيادة المشروع يقع في مانشستر- بريطانيا، أما بناء هذا التلسكوب فسيتم في مناطق تمتد ضمن جنوب أفريقيا واستراليا ونيوزيلندا أي في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية حيث تكون الرؤية هناك أفضل نحو مركز المجرة، وفي نفس الوقت تضمن أقل تشويش قد ينتج عن الاتصالات اليومية اللاسلكية المنتشرة بيننا، فمعظمنا قد أصبح لديه هاتف محمول، بالإضافة إلى كثرة الإذاعات ووسائل الإعلام الإلكترونية.

يتكون هذا التلسكوب من مجموعة كبيرة جداً من الهوائيات المختلفة الحجم وذلك لتغطية نطاق كبير من أشعة الترددات الكهرومغناطيسية ، إن كبر حجم هذا التلسكوب سيعمل على تقوية استقبال الإشارات بنحو 50 مرة من التلسكوبات الأخرى التي ترصد الإشارات الراديوية القادمة من الفضاء، ومن خلال تقنيات الحوسبة العالية الأداء المتصلة بحواسيب ذات قدرات عالية سيتم تجميع وتحليل البيانات بما يعادل قدرة تخزين جميع الاتصالات التي تجري الآن في أوربا بأكملها، ومن أهم ميزات هذا التليسكوب هو مسح الفضاء بسرعة تعادل 10 آلاف مرة من سرعة المسح التي تجري حالياً، أما توزع الهوائيات فسيكون عبر تجمعات تصل المسافة بينها حتى 3000 كيلومتر عن القاعدة المركزية مما يضمن دعم كبير لتباين الصور التي يحصل عليها العلماء. يشترك في هذا المشروع العالمي 10 دول وذلك عبر أعرق مؤسساتها المرتبطة بالفلك وهي استراليا وكندا والصين وايطاليا وبريطانيا وجنوب إفريقيا ونيوزيلندا والسويد وهولندا وألمانيا بالإضافة لدولة الهند كعضو مشارك. الفترة الزمنية المتوقعة لبدأ استقبال البيانات ستكون في عام 2020 وفي حلول العام 2025 سيكون قادراً على العمل بطاقته الكاملة. خصصت ميزانية لهذا المشروع بمبلغ وقدره 1.5 مليار يورو.

سيجمع هذا التلسكوب الإشارات من آلاف الهوائيات الصغيرة ومتوسطة الحجم وحوالي 100 من الهوائيات كبيرة الحجم والتي تتوزع على مسافات كبيرة تصل إلى 3000 كيلومتر لمحاكاة تلسكوب لاسلكي واحد عملاق ذو حساسية ودقة زاويَة عالية ، كما سيكون لمجموعات الهوائيات مجال رؤية كبير جداً يصل إلى 200 درجة مربعة عند تردد أقل من 1 جيغاهرتز ونحو 1 درجة مربعة (تعادل 5 مرات مساحة القمر في مرحلة الاكتمال) في حيز الترددات الأعلى من ذلك.

سيؤمن التلسكوب عبر هوائياته تغطية مستمرة لنطاق ترددات من 50 ميغا هرتز إلى 14 جيغا هرتز. ضمن مرحلتي العمل الأولى والثانية أما في المرحلة الثالثة سيتسع نطاق الاستقبال إلى ترددات تزيد عن 30 جيجا هرتز .

المرحلة الأولى حتى عام 2022 ستؤمن نحو 10% من المقدرة الكلية وتعمل في نطاقي الترددات المنخفضة والمتوسطة.

المرحلة الثانية حتي عام 2025 الوصول إلى المقدرة الكلية المخطط لها في نطاقي الترددات المنخفضة والمتوسطة.

المرحلة الثالثة بعد عام 2025 : تطوير التلسكوب ليشمل نطاق الترددات العالية.

نطاق الترددات التي يعمل خلالها التلسكوب والتي هي من 50ميغا هرتز حتى 14جيغا هرتز لا يمكن تحقيقه باستعمال نموذج واحد من الهوائيات لذلك فان الهوائيات سوف تقسم إلى ثلاث مجموعات بحسب نطاق الترددات وهي:

1- هوائيات منخفضة التردد وهي عبارة عن هوائيات بسيطة ثنائية القطب ،تسمح بالكشف عن ترددات قدرها 50-350 ميغاهرتز سيتم تجميع هذه الهوائيات في محطات بقطر 100 متر كل منها تحوي حوالي 90 عنصر .

2- هوائيات متوسطة التردد تتكون من آلاف الصحون الهوائية لتغطي النطاق الترددي من 350 ميغاهيرتز إلى 14 جيغاهيرتز.

3- الهوائيات الماسحة وهي عبارة عن أطباق المدمجة بشكل قطع مكافئ والتي تتراوح أقطارها بين 12-15 متر لتغطي النطاق الترددي المتوسط من 350 ميغا هرتز وحتى 4 جيغا هرتز وهي تحقق مسح بشكل واسع.

سيستخدم لتشكيل هذه المصفوفة عدة آلاف من الأطباق (عالية التردد) وعدد أكبر من مجموعة التلسكوبات منخفضة ومتوسطة التردد .

بدلا من تجميع التلسكوبات في منطقة مركزية واحدة ،ستوزع بشكل دوامة وقد اختير هذا الشكل بالذات لأنه يزيد من دقة الصور بسبب اختلاف الأطوال و الزوايا بين الهوائيات ،المناطق التي تتوزع فيها الهوائيات هي :منطقة مركزية مكونة من نوى قطر كل منها 5 كيلومتر تحتوي هوائيات متوسطة التردد (جنوب أفريقيا ) و هوائيات المسح والهوائيات المنخفضة التردد(غرب أستراليا) هذه المنطقة المركزية تمثل تقريباً نصف منطقة التجميع الاجمالية ،منطقة متوسطة تمتد حتى 180 كيلومتر ستحوي أطباق و أزواج من المحطات منخفضة التردد ومتوسطة التردد .المنطقة الخارجية تمتد من180 كيلومتر الى 3000 كيلومتر وسوف تشمل خمسة أذرع للدوامة على طولها يتواجد أطباق متوسطة التردد مقسمة الى محطات من 20 طبق .

أهم أهداف هذا التلسكوب هو الإجابة عن الاستفسارات العديدة التي تطرحها كل من الفيزياء الفلكية و الفيزياء الأساسية وعلم الكونيات و فيزياء الجسيمات الفلكية وفرضيات اتساع الكون. كما يقدم تفسيرات للنظرية النسبية العامة والثقوب السوداء وكل من المادة والطاقة المظلمة والمغناطيسية الكونية وفرضية نشوء الكون التي ترتبط بما يسمى الانفجار العظيم بالإضافة لدراسة الموجات الراديوية الفضائية التي ستقود للكشف عن اي وجود محتمل للحياة خارج كوكب الأرض .

المصادر:

هنا

هنا