Aperture arrays a baja frecuencia

Aperture arrays a baja frecuencia

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El elemento “Low-Frequency Aperture Array” (LFAA, que significa Aperture Array a Baja Frecuencia) consiste en el conjunto de antenas, amplificadores y procesamiento local necesarios para el telescopio de aperture array a baja frecuencia del SKA. LFAA incluye el diseño de la estación local de procesado de señales y el hardware que hace falta para combinar las antenas y el transporte de los datos a la estación de procesado. También está incluído el software de monitorización y control, así como los distintos tipos de estaciones, tal y como se define en el diseño de referencia del SKA.

“El LFAA no utiliza partes móviles, lo que hace que sea un verdadero telescopio electrónico al 100%, basado en antenas estacionarias con la capacidad de mejorar mediante procesos de cálculo y de procesado avanzado de señales. Esta capacidad, aumenta con el tiempo”, afirma el Profesor Peter Hall, científico del proyecto del consorcio LFAA, de la Curtin University, en Perth, Australia.

“El LFAA explorará los límites del Universo donde todo está hecho a partir del plasma que emergió en el momento del Big Bang”, afirma Dr. Andrew Faulkner, Ingeniero del proyecto del consorcio LFAA, de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido.

Más acerca del LFAA

El Aperture Array a baja frecuencia (LFAA) cubre la banda de frecuencias más bajas del SKA, de 50MHz a 350 MHz en el diseño de base. Es un Aperture Array consistente en cerca de 250.000 antenas de banda ancha en un único diseño. La configuración es muy compacta, con el 75% de las antenas en un núcleo central de 2 km de diámetro, y el resto situadas a lo largo de tres brazos espirales que se extienden en un radio de 50 km y permitiendo observaciones a alta resolución espacial.

Principales retos
El reto principal que el consorcio del LFAA tendrá que encarar es la escala inmensa del proyecto. Con millones de antenas que se tienen que construir bajo las mismas especificaciones, las pruebas intermedias tienen que ser extremadamente rigurosas para asegurar la longevidad del complejo. Además, hay que tener en cuenta que los datos captados por las antenas han de ser combinados y transferidos a las estaciones locales, lo que requerirá de una arquitectura lo suficientemente robusta.

The LOFAR array is one success story of the LFAA consortium team members

Experiencia del consorcio LFAA

Computer generated visualisation of SKA-low

Impresión artística de las antenas tipo dipolo – Swinburne Astronomy Productions/ICRAR/U. Cambridge/ASTRON.

Los miembros de este consorcio han diseñado, realizado y operado algunos pathfinders y precursores del SKA, como LOFAR, el array a baja frecuencia, o MWA (Murchison Widefield Array).

LOFAR es un gran telescopio de tipo  Aperture Array con un haz electrónico consistente en 45 estaciones. El núcleo de LOFAR y la mayoría de las estaciones se han fabricado en los Países Bajos. Las largas líneas de base se crean con las estaciones de Alemania, Francia, el Reino Unido y Suecia. Con un total de 40.000 antenas, LOFAR es actualmente uno de los telescopios de tipo aperture array más grandes del mundo.

MWA es un telescopio a baja frecuencia, similar en concepto al LOFAR, cerca del emplazamiento australiano del SKA. Pese a que es menor en tamaño, puesto que cuenta con 2048 antenas y es más compacto, MWA posee unas propiedades muy atractivas, por la manera en que se correlan sus 128 “baldosas” (cada “baldosa” representa 16 antenas).

El MWA también se utilizará como banco de pruebas para los primeros prototipos, de manera que facilitará las pruebas y la verificación.

A partir de la experiencia del LOFAR, un gran sistema a baja frecuencia, y del MWA, un sistema en el emplazamiento del SKA, el consorcio LFAA tiene una experiencia relevante para el diseño y realización del elemento LFAA.

El consorcio está liderado por Jan Geralt Bij de Vaate y está conformado por 11 institutos alrededor del planeta.

Los institutos involucrados en el consorcio del LFAA incluyen:

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