Australië
SKA-low zal bestaan uit een reeks van 131.072 'kerstboomvormige' antennes, verdeeld over 512 stations van elk 256 antennes. De stations worden uitgezet langs drie spiraalarmen, die zich van begin tot eind 65 kilometer overspannen.
SKA-Low komt te staan op het Murchison Radio-astronomy Observatory van CSIRO, een wettelijk beschermde radiostille zone in het afgelegen West-Australië. De locatie ligt zo'n 800 kilometer ten noorden van Perth, de hoofdstad van de staat, en 315 kilometer ten noordoosten van de regionale stad Geraldton.
Een korte geschiedenis van Australië en het SKAO
Al sinds 1945 speelt Australië een voortrekkersrol in de radioastronomie. Het land heeft enkele van de meest geavanceerde radioastronomische faciliteiten ter wereld, van de Parkes-radiotelescoop ‘Murriyang’, een SKA-pathfinder, tot de SKA-precursors ASKAP en de Murchison Widefield Array (MWA).
Tijdens de ontwerpfase van de SKA-telescopen namen Australische instellingen en bedrijven deel aan acht van de twaalf internationale SKA-ontwerpconsortia. Ze brachten daarbij expertise in op het gebied van signaalverwerking, hardware-ontwerp, algoritme-ontwikkeling, dataverwerking, telescoopbeheer en het ontwerp en management van het observatorium.
Australië is een van de oprichtende leden van het SKA Observatory.
Gastland voor de SKA
Het Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) wordt de thuisbasis van de lagefrequentietelescoop SKA-Low. Het MRO wordt beheerd door CSIRO, het nationale wetenschapsagentschap van Australië.
Het MRO:
- ligt in het afgelegen West-Australië;
- maakt deel uit van het voorouderlijk land van de Wajarri Yamaji;
- ligt in de Australian Radio Quiet Zone WA, die de telescopen beschermt tegen radiostoring;
- is naast de SKA ook de thuisbasis van andere radiotelescopen van wereldklasse.
Volg een virtuele rondleiding op de MRO-site.
Betrokkenheid van oorspronkelijke bevolking
Als traditionele eigenaren van het MRO-terrein hebben de Wajarri Yamaji er in belangrijke mate aan bijgedragen dat Australië medegastland van het SKA-project kan zijn. De Australische overheid onderhandelt met de Wajarri Yamaji over een overeenkomst voor landgebruik, die de toegang tot het terrein regelt en het mogelijk maakt het SKA-project op het land van de Wajarri Yamaji te realiseren.
Deze overeenkomst levert duurzame voordelen op die ook toekomstige generaties ten goede komen, onder meer op het gebied van ondernemerschap, opleiding, onderwijs en cultuur.
Een beheerplan voor cultureel erfgoed (Cultural Heritage Management Plan) stelt de kaders vast voor toekomstige projectactiviteiten, zodat het erfgoed van de Wajarri Yamaji blijvend beschermd wordt. Tijdens de bouw van SKA-Low houden Wajarri-toezichthouders de werkzaamheden nauwlettend in de gaten, zodat het plan dagelijks wordt nageleefd.
De Wajarri Yamaji houden toegang tot het overgrote deel van het MRO, zodat zij hun inheemse landrechten (native title) kunnen blijven uitoefenen.
Wetenschappelijke doelen voor de Australische onderzoeksgemeenschap
De SKA-telescopen bieden de kans om het heelal te onderzoeken zoals we het nog nooit hebben gezien. Australische onderzoekers zijn actief op tal van terreinen binnen de wetenschap en technologie van het SKAO.
Australië was een pionier op het gebied van radio-interferometrie, de techniek die de SKA-telescopen gebruiken, en Australische onderzoekers zijn sindsdien blijven bijdragen aan de vooruitgang van de radioastronomie. Australiërs zijn betrokken bij alle wetenschappelijke werkgroepen van SKA, en medevoorzitters van verschillende daarvan.
De Murchison Widefield Array (MWA), die op het terrein van SKA-Low staat, speelt een belangrijke rol bij het opbouwen van kennis rond de belangrijkste wetenschappelijke doelen van SKA-Low. Het gaat dan met name om de omstandigheden in het zeer vroege heelal, meer dan 13 miljard jaar geleden: het onderzoek naar de kosmische dageraad.
De ASKAP-telescoop, een buur van de MWA, speelt ook een hoofdrol bij het opbouwen van expertise voor de SKAO-wetenschap, onder meer over mysterieuze objecten zoals fast radio bursts. Het unieke ontwerp maakt het een van de beste telescopen voor onderzoek naar radiotransiënten, een van de belangrijkste wetenschappelijke doelen van de SKA-telescopen.
CSIRO, het nationale wetenschapsagentschap van Australië, loopt al meer dan zestig jaar voorop in de radioastronomie. Het beheert observatoria, ontwikkelt nieuwe technologieën en brengt de structuur van het heelal in kaart. Al die expertise vloeit door naar de wetenschap en ontwikkeling van het SKAO. CSIRO speelde een sleutelrol in de Australische kandidaatstelling als gastland voor het SKA-project, wees het MRO aan als toekomstige SKA-locatie in Australië en is vanaf het allereerste begin bij het SKA-project betrokken. Teams van CSIRO beheren het MRO en ASKAP en werken mee aan de technologie en de bouw van het SKAO. Daarnaast is CSIRO voor SKA-Low de operationele partner van het SKAO.
In 2009 werd het International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) opgericht als joint venture van Curtin University en The University of Western Australia. Het specifieke doel was de Australische kandidaatstelling als gastland voor de SKA-telescoop te ondersteunen. Met 200 medewerkers en promovendi is ICRAR uitgegroeid tot een van de toonaangevende onderzoeksinstituten ter wereld op het gebied van radioastronomie. De medewerkers dragen bij aan nationale en internationale wetenschappelijke en technische programma’s voor het SKA-project, ASKAP en de MWA.
Toegekende contracten
Australische bedrijven zullen de bouw van de SKA-Low-infrastructuur in Australië leiden en dragen bij aan de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor het SKA-project. Door aan geavanceerde technologie voor het SKAO te werken, doen bedrijven nieuwe vaardigheden en kennis op. Zo worden ze concurrerender en openen zich nieuwe marktkansen.
Australische SKA Regional Centre
Het Australian SKA Regional Centre (AusSRC) maakt wetenschap met SKA-data in Australië mogelijk.
SKA-Low zal jaarlijks zo’n 300 petabyte (ongeveer 300.000 terabyte) aan data produceren. Wetenschappelijke teams over de hele wereld moeten die data eenvoudig kunnen raadplegen.
De lidstaten van de SKA werken samen aan een netwerk van SKA Regional Centres (SRC’s). Dat netwerk ontwerpt, bouwt, levert en beheert end-to-end ondersteuning voor wetenschappelijke dataproducten, archieven en bijbehorende diensten.
Het AusSRC is een samenwerking tussen CSIRO, Curtin University, The University of Western Australia en het Pawsey Supercomputing Research Centre.
Precursor-telescopen
Australië is de thuisbasis van drie SKA-precursor- en pathfinder-telescopen. Deze telescopen hebben cruciale richtlijnen geleverd voor het ontwerp, de opbouw en de uitrol van het SKA-project, en zijn ook op zichzelf toonaangevende telescopen.
ASKAP
ASKAP is een snel survey-instrument, bestaande uit 36 schotel antennes van 12 meter, op het MRO. De ontwikkeling en bouw van deze precursor door CSIRO werd eind 2012 afgerond. ASKAP beschikt over technologie van de nieuwste generatie, waaronder phased array ontvangers die de telescoop een zeer groot gezichtsveld geven en het mogelijk maken om de hemel snel af te speuren.
Die snelle surveycapaciteit werd in 2019 op de proef gesteld. ASKAP inventariseerde de volledige zuidelijke hemel in minder dan twee weken, een prestatie die met elke andere telescoop meer dan een jaar zou hebben gekost. De wetenschappelijke resultaten waren eveneens indrukwekkend: drie miljoen sterrenstelsels werden gedetecteerd, van wie bijna een miljoen nog nooit eerder waargenomen. ASKAP scant de hemel voor speciaal geselecteerde wetenschappelijke teams, die instellingen over de hele wereld vertegenwoordigen en honderden onderzoekers tellen. Elk team zoekt naar iets opmerkelijks in het heelal. ASKAP is het belangrijkste instrument om zeldzame verschijnselen te vinden, zoals fast radio bursts of vreemde radiocirkels.
Murchison Widefield-array
De Murchison Widefield Array (MWA) is een radiotelescoop voor lage frequenties (70–300 MHz) op het MRO. De telescoop is ontwikkeld door een internationale samenwerking, waaronder partners uit Australië, Nieuw-Zeeland, Japan, China, India, Canada en de Verenigde Staten. Het MWA-project wordt geleid door Curtin University. Sinds 2013 is de telescoop volledig operationeel. Hij bestaat uit 4.096 dipoolantennes, gerangschikt in 256 ‘tiles’, verspreid over meer dan 10 vierkante kilometer.
Sinds 2013 heeft de MWA 40 petabyte aan data verzameld. Deze data wordt gearchiveerd in het Pawsey Supercomputing Research Centre in Perth en is beschikbaar voor honderden wetenschappers over de hele wereld. Er zijn meer dan 280 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd in gerenommeerde tijdschriften op basis van MWA-data, die samen meer dan 10.600 keer zijn geciteerd. Ruim 60 promotie- en masteronderzoeken zijn met MWA-data uitgevoerd.
Al met al behoort de MWA tot de meest productieve en kosteneffectieve telescopen ter wereld. De telescoop zal een cruciale rol blijven spelen bij het opbouwen van een grote groep experts op het gebied van radioastronomie op lage frequenties, in aanloop naar de beschikbaarheid van de SKA aan het eind van de jaren 2020.
Parkes Observatorium
De Parkes-radiotelescoop Murriyang van CSIRO is al meer dan 60 jaar in bedrijf. Dankzij regelmatige upgrades blijft de telescoop vooroplopen in wetenschappelijke ontdekkingen. De telescoop staat net buiten de stad Parkes, op het grondgebied van de Wiradjuri, en behoort tot de grootste één-schotel-radiotelescopen op het zuidelijk halfrond. Het Parkes Observatory maakt deel uit van het netwerk van radiotelescopen van de Australia Telescope National Facility.
Voordelen voor Australië
Het lidmaatschap van het SKA Observatorium en de deelname aan de bouw biedt een scala aan wetenschappelijke, economische, sociale en reputatievoordelen. De leidende rol van Australië in het SKAO- en het SKA-project toont bijvoorbeeld aan dat Australië goed uitgerust is om samen te werken aan Big Science-projecten en geavanceerde digitale technologieprojecten.
De SKAO heeft een enorm potentieel om tot de verbeelding van het publiek te spreken door middel van spannende ontdekkingen over het universum. Dit zal studenten aanmoedigen om STEM-studies (wiskunde, informatica, natuurwetenschappen en techniek) te overwegen en hen voor te bereiden op de banen van de toekomst. Opleiding en ervaring in de astronomie bieden ook geavanceerde, overdraagbare vaardigheden. De helft van de promovendi in de astronomie verhuist binnen 20 jaar naar niet-astronomische gebieden, waaronder ontwerp, techniek, wetenschap en transport; onderwijs; en informatie- en communicatietechnologie.
Het ontwikkelen van geavanceerde technologie voor de SKA geeft Australische bedrijven de kans om nieuwe vaardigheden en kennis op te doen, waardoor ze concurrerender worden. SKA-Low wordt bijvoorbeeld ondersteund door lokale verwerkingstechnologie die de afzonderlijke signalen combineert en doorstuurt naar supercomputers, waar de uiteindelijke gegevensverwerking en -opslag plaatsvindt. Nieuwe technologieën die zijn ontwikkeld om de ongekende datavolumes te beheersen, creëren ook commerciële kansen buiten de sterrenkunde en ondersteunen geavanceerde productietechnieken.
Radioastronomie heeft al geleid tot nieuwe technologieën met verstrekkende toepassingen, onder meer in de informatica, medische beeldvorming en geavanceerde productie. Ook van de SKA wordt verwacht dat ze spin-offtechnologieën met brede toepassingen oplevert.
- Casestudy — Ruitmeafval
Het team van het Curtin University-knooppunt van ICRAR heeft technologieën en technieken uit de laagfrequente astronomie vertaald en toegepast op de ontwikkeling van passieve radar voor de detectie van objecten in de ruimte (satellieten en ruimtepuin). Met behulp van FM-uitzendingen die constant de omgeving doordringen en weerkaatsen op objecten in de ruimte, detecteren we de reflecties en kunnen we hun locaties in de ruimte en hun banen bepalen.et het toenemende aantal objecten in de ruimte neemt de kans op botsingen toe, en daarmee het risico op vernietiging van bezittingen ter waarde van miljarden dollars. Het volgen en monitoren van objecten in de ruimte helpt om waarschuwingen te geven voor mogelijke botsingen. Dit werk is gedaan in samenwerking met de Australische ruimtevaartindustrie, in het bijzonder met Nova Systems, en sluit aan bij de prioriteiten van de Australian Space Agency.
- Casestudy — Betere communicatie
Een nieuw Australisch bedrijf commercialiseert de multibundeltechnologie die CSIRO heeft ontwikkeld voor de ASKAP-radiotelescoop. Quasar Satellite Technologies gaat phased array-technologie gebruiken om met honderden satellieten tegelijk te communiceren. Er draaien al zo’n 3.000 satellieten om de aarde, en de komende tien jaar staan er nog tienduizenden lanceringen gepland. Elke satelliet moet kunnen communiceren met een basisstation op aarde.
Huidige grondstations kunnen meestal maar één satelliet tegelijk volgen. Dat vormt een aanzienlijke bottleneck voor sectoren die gebruikmaken van ruimtedata. Quasar maakt het voor commerciële en overheidsorganisaties mogelijk om overal ter wereld, in real time, verbinding te maken met satellieten. Dit wordt mogelijk gemaakt door de meerdere antennebundels van de phased array, een eigenschap die is ontwikkeld om de ASKAP-radiotelescoop zijn ongekend grote gezichtsveld te geven.
Voor meer casestudy’s kunt u terecht bij:
Neem contact op
Het Australische SKA Office coördineert de betrokkenheid van Australië bij het SKA-project.
E-mail: ska@industry.gov.au