El proyecto SKA

El SKA “Square Kilometer Array”  es un proyecto científico y tecnológico a escala global para construir el radiotelescopio más grande del mundo.

El Square Kilometer Array (SKA) es un gran esfuerzo internacional cuyo objetivo es la construcción del mayor radiotelescopio del mundo, el cual contará con un kilómetro cuadrado (un millón de metros cuadrados) de área colectora. El SKA supondrá un gran salto tanto en investigación como en ingeniería e I+D, con objeto de construir un instrumento único cuyo diseño detallado se encuentra en marcha. Se trata de uno de los mayores retos científicos y tecnológicos de la historia, y como tal, reunirá a una gran cantidad de los mejores científicos, ingenieros y gestores del mundo, con el fin de asegurar el éxito del proyecto.

Una escala sin precedentes.

El SKA estará formado por miles de antenas parabólicas (antenas tipo “disco”) y hasta un millón de antenas que permitirán a los astrónomos realizar observaciones con un detalle sin precedentes, además de explorar todo el cielo más rápidamente que cualquier otro sistema existente en la actualidad.

Su excepcional configuración permitirá superar la calidad de resolución de imagen del Telescopio Espacial Hubble en varios ordenes de magnitud.

Además, el SKA tendrá la capacidad de rastrear grandes áreas del cielo de forma simultánea, algo que ningún otro telescopio ha conseguido a dicha escala y con tal nivel de sensibilidad. De manera complementaria al resto de grandes telescopios ópticos e infrarrojos que se están construyendo y que serán lanzados al espacio en las próximas décadas, el SKA liderará una nueva era de descubrimientos científicos desde tierra.

Dos sedes.

La región de Karoo en Sudáfrica y la de Murchison Shire en Australia Occidental fueron las dos sedes elegidas para albergar el SKA por numerosas razones científicas y técnicas. La calidad atmosférica en estos desiertos y su baja contaminación radioelectromagnética fueron algunos de los puntos clave en la toma de esta decisión.

El desierto de Karoo en Sudáfrica albergará el núcleo de antenas parabólicas de alta y media frecuencia, que se extenderán a lo largo del continente africano. Murchison Shire, por el contrario, albergará las antenas de baja frecuencia.

Un esfuerzo global

Aunque el pilar fundamental del SKA está formado por 10 países miembros, alrededor de 100 organizaciones de 20 países están participando en el diseño y desarrollo del SKA. Científicos e ingenieros líderes mundiales en su especialidad están desarrollando un instrumento que requerirá de supercomputadores mucho más rápidos que cualquiera de los actuales, así como de una tecnología de red que permita un tráfico mayor que todo el que actualmente circula por Internet. En la sección “España en el SKA” se puede encontrar información detallada sobre la participación de España en este proyecto.

Desarrollo en fases.

El proyecto SKA se desarrollará de forma escalonada. La fase de preconstrucción comenzó en 2012 y se extenderá hasta la segunda mitad de esta década. Involucra el diseño detallado, la implementación, trabajos de investigación y desarrollo, así como la preparación de toda la contratación necesaria para dejar la primera fase de SKA lista para construcción.

La construcción de SKA se extenderá en dos fases principales. La primera fase, se desarrollará  entre 2018 y mediados de las década de los 2020, y supondrá también una “prueba de concepto” de todo el sistema.

SKA1 –  Fase 1 –  Australia será la sede de los telescopios de baja frecuencia, con 512 estaciones, conteniendo aproximadamente 256 antenas individuales cada una. Por su parte, Sudáfrica albergará un interferómetro de 197 antenas parabólicas (incluyendo las 64 del precursor MeerKAT).

SKA2 –  Fase 2 –  Se completarán las redes de telescopios en ambos localizaciones, y el SKA entrará en pleno funcionamiento a finales de la década de 2020. Para entonces, estará compuesto por unas 2000 antenas parabólicas (dishes) y aperture arrays de alta y media frecuencia, así como por un millón de antenas de baja frecuencia.

El SKA comenzará a producir la primera ciencia hacia el año 2020 con una red parcialmente completa de telescopios.

Los telescopios y los “array”

El SKA tendrá tres tipos de antenas diferentes: Antenas parabólicas (discos)Antenas de baja frecuencia y potencialmente  Antenas de frecuencia media  (aperture arrays) en la Fase 2.

El coste del SKA.

En julio de 2013, el Comité Directivo del SKA emitió la siguiente resolución:

“Siguiendo la recomendación del Director General de la Organización del SKA, este Comité ha dado indicaciones a la Oficina del SKA para que proceda con la fase de diseño del SKA Fase 1, asumiendo un coste límite para dicha construcción de 650 millones de euros. El desarrollo de la Fase 1 de SKA, tanto en su fase de diseño como de construcción, con objeto de ajustarse a dicho máximo, se hará siguiendo el análisis del diseño de base que lleve a cabo la Oficina del SKA en colaboración con la comunidad y con los órganos asesores del SKA, incluido el Comité Científico y Tecnológico  (Science and Engineering Advisory Committee. SEAC). Esta decisión es consistente con el objetivo principal de construir un extraordinario telescopio de nueva generación capaz de producir ciencia revolucionaria”.

Tras un exitoso proceso de redefinición (re-baseline), el diseño del SKA1 quedó fuertemente establecido dentro del límite de coste marcado, y por tanto, los equipos pueden ahora trabajar en definir el diseño de cara a la construcción de esta primera fase.

El coste total final del SKA (Fases 1 y 2) todavía no está establecido. Cualquier estimación deberá basarse en los costes apoyados en estudios de ingeniería. En cualquier caso, el coste de los diferentes elementos del SKA ha sido refinado durante 2015 ahora que cada uno de estos elementos ha pasado el proceso de Revisión de Diseño Preliminar. De hecho, algunos componentes planificados para la Fase 2 de SKA, al tratarse de tecnología muy innovadora, se encuentran aún en sus primeras etapas de desarrollo, y los costes finales de la fabricación, instalación y operación se desconocen por el momento. Una vez que se hayan desarrollado estimaciones fiables en base a la ingeniería y el trabajo de diseño, los costes finales de construcción de todo el SKA serán presentados al Comité Directivo para su evaluación. Esto puede requerir revisiones adicionales debido al desarrollo de los objetivos científicos de la Fase 2.

Precursores y “Pathfinders”

Incluso antes de que el SKA comience a funcionar, ya están operativos o en desarrollo en todo el planeta una serie de telescopios demostradores y sistemas de prueba de las tecnologías implicadas, conocidos como pathfinders y precursores  . Su objetivo es probar diferentes tipos de tecnologías necesarias para gestionar toda la ingente cantidad de datos que generará el SKA.

Los objetivos científicos clave

El SKA es un instrumento diseñado principalmente para dar respuesta a algunas de las preguntas fundamentales de la astrofísica actual. Sus retos científicos están centrados en diversos objetivos  fundamentales que permitirán redefinir nuestro conocimiento sobre el Universo: testar la teoría de la relatividad en situaciones límite; ver cómo las primeras estrellas y galaxias se formaron justo después del Big Bang con un detalle sin precedentes;  ayudar a los científicos a comprender la naturaleza de  la misteriosa energía oscura; aportar más conocimiento al tema de los vastos campos magnéticos que impregnan el cosmos; y por último, uno de los mayores misterios que conoce la humanidad: ¿Estamos solos en el Universo?. El SKA estará verdaderamente en la frontera de la investigación científica.

Miembros del SKA

Diez países son miembros de la Organización SKA – Australia, Canadá, China, Italia, India, Nueva Zelanda, Sudáfrica, Suecia, Países Bajos y Reino Unido. Esta organización mundial es gestionada por la Organización del SKA, una organización sin ánimo de lucro, que tiene su sede en el Observatorio de Jodrell Bank, cerca de Manchester,  en el Reino Unido.

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