FAST 망원경과의 국제협력
1933년 미국 벨연구소의 칼 잰스키(Karl Jansky)는 우연히 은하수 중심에서 안정적인 전자기 복사를 발견해 전파천문학의 탄생을 알렸다. 현대 천문학의 네 가지 주요 발견인 퀘이사, 펄서, 3K 우주 배경 복사 및 성간 분자는 모두 전파 천문학을 기반으로 합니다. 노벨 물리학상을 수상한 프로젝트 중 8개는 천문학과 관련이 있었고 그 중 5개는 전파 천문학과 밀접한 관련이 있었습니다. 수신 영역은 천체 망원경의 가장 중요한 종합 성능 매개변수입니다. 중국과학원 국립천문대(National Astronomical Observatory)는 천문학과 천문과학 분야의 특성과 요구사항을 바탕으로 직경 500m의 구형 전파 망원경(FAST)을 중국에서 제작하기 위한 전반적인 공학적 개념을 제안했다. 관측뿐만 아니라 기존의 기술적 강점. 유효 수신 영역은 기존 및 계획된 세계 최대의 완전 이동형 단일 안테나 망원경보다 거의 10배 더 크며, 세계 최대의 단일 조리개 전파 망원경이 될 것입니다. FAST 엔지니어링 개념의 형성 과정은 광범위한 국제 협력, 지속적인 기술 혁신 및 다분야 교차를 반영합니다. 1993년 국제전파과학기술연맹(URSI) 교토회의에서 호주, 캐나다, 중국, 프랑스, 독일, 인도, 네덜란드, 러시아, 영국, 미국 등 10개국 천문학자들이 공동으로 제안했다. 수신 면적이 1평방 킬로미터에 달하는 대형 전파 망원경 어레이(Large Telescope, LT)의 건설은 1999년 SKA(Square Kilometer Array)로 이름이 바뀌었고 URSI 대형 전파 망원경 실무 그룹(LTWG)이 설립되었습니다. 다양한 국가의 LT 연구를 조정합니다. 이는 리빙스턴 곡선(그림 1)을 기반으로 한 전파 망원경의 종합 성능 향상 예측과 일치하며, 다양한 우주 거리에서 중성 수소를 관찰한다는 분명한 과학적 원동력을 가지고 있습니다. “인간은 전파 환경이 완전히 파괴되기 전에 원래 우주를 제대로 살펴보고, 우주의 구조가 어떻게 형성되어 오늘날에 이르기까지 진화해 왔는지 이해하고 싶어 합니다. 오직 대형 전파 망원경 SKA만이 인류가 깨닫도록 도울 수 있습니다. 이 꿈." 이 기회를 잃으면 인류는 은하계 배경 소음이 동일하기 때문에 달 뒷면에만 같은 구경의 망원경을 만들 수 있을 것입니다.
전체 SKA는 고해상도와 빠른 이미징 기능을 얻기 위해 단위 직경이 약 200미터인 약 30개의 기본 단위로 나눌 수 있습니다. 1999년에는 주요 전파천문학 강국을 포함하는 국제 SKA 운영위원회(ISSC)가 설립되었습니다. SKA의 레벨 0 과학적 목표는 거의 모든 천문학적 문제와 관련이 있습니다. 수신 면적은 축구장 150개에 달하며 시간 영역과 주파수 영역 통합 없이 원래의 높은 감도로 인해 천문학적 관측을 확장할 수 있습니다. 일시적인 다중 색상 카메라. ISSC는 총 프로젝트 예산이 10억 달러로 2020년 SKA를 완료할 계획이다.
SKA는 현대 과학의 상상력을 구체화할 뿐만 아니라, 광범위한 과학기술 협력 없이는 달성하기 어려운 일이기도 합니다. 우리나라 전파천문학 전략의 전략적 초점은 SKA에 맞춰져야 한다.
1994년 4월 국립천문대(구 베이징천문대)는 구이저우에서 SKA 부지 선정을 시작했고, 1995년 10월 제3차 국제대형전파망원경작업그룹(LTWG-WG) 회의를 성공적으로 개최했다. 3) 구이저우(貴州)에서. 1995년 12월 SKA 중국 추진위원회는 국립 천문대에서 창립 및 첫 번째 SKA 학술 연례 회의를 개최하여 구이저우 우울증 현장, 다양한 잠재 또는 새로운 광대역 피드, 플랫폼이 없는 케이블 지지대, 구형 반사경 구조에 대한 연구를 시작했습니다. , 안테나 등 전반적인 전기 성능에 대한 다방향 탐색이 가능합니다. 1997년 7월 SKA 중국 추진위원회는 우리나라가 세계 최대의 단일 조리개 구면 망원경(FAST)을 독자적으로 구축하기 위한 예비 아이디어를 제안했습니다. 2000년 4월, FAST 전체 그룹은 구이저우(Guizhou)에서 대규모 국제 회의(IAU Coll. 182)를 개최했습니다.
FAST 외에도 SKA를 구현하기 위한 엔지니어링 솔루션에는 미국의 ATA, 네덜란드의 위상 배열 AAT, 캐나다의 활성 표면 및 볼 캐리어 피드 LAR, 호주의 Luneburg 렌즈 배열 및 원통형 거울, 인도의 프리로드 파라볼라 안테나 PPD 등 SKA의 최종 계획을 실현하기 위한 결정은 시간이 걸릴 것입니다. FAST가 결국 SKA의 선두 유닛이 될 수 있는지 여부와 관계없이, FAST는 세계 최대의 단일 조리개 전파 망원경이 될 것이며 세계에서 선도적인 위치는 유지될 것입니다. 적어도 20년 동안.
1994년부터 SKA China 팀은 국립천문대를 핵심으로 중국과학원, 교육부, 전 전자부 등 20개 이상의 유력 대학 및 과학 연구 기관으로 구성되었습니다. 산업, 항공우주산업공사, 구이저우성 과학기술부. SKA China 엔지니어링 프로젝트의 개념적 파일럿 장치인 FAST의 혁신적인 설계를 제안하고 FAST의 과학적 목표, 스테이션 부지, 능동 반사경, 피드 케이블 지지대, 안테나의 전반적인 전기 성능, 측정 및 제어, 수신기 시스템 등 학제 간 연구. FAST의 혁신적인 디자인과 풍부한 과학 콘텐츠는 광범위한 국내외 협력을 이끌어냈습니다. FAST 예비연구를 진행하고 있는 대학 및 연구기관 중 관련 분야를 주제로 연구하고 있는 대학원생은 50명에 달하며, 14명은 학위를 취득하고, 11명은 박사후 연구원으로 해당 분야의 리더로 성장했다.
FAST 프로젝트의 혁신은 다음과 같습니다(그림 2). 구이저우의 천연 카르스트 함몰지를 현장으로 사용하고, 함몰부에 직경 500m의 구형 코로나 활성 반사 표면을 깔고 조명 부분을 조명합니다. 조리개 순간 포물면은 지상의 구면 수차를 수정하여 실시간 광대역 및 전체 편광을 달성합니다. 피드 지원은 광학, 기계 및 전기 통합을 갖춘 광 케이블 드래그 메커니즘을 채택하고 보조 안정화 플랫폼이 설치됩니다. 초점과 활성 반사 표면 사이의 피드 캐빈 견고한 연결 없이 망원경의 정확하고 빠른 포인팅 추적을 달성합니다.
1998년 4월 열린 SKA 제3차 학술대회에서 국립천문대는 FAST 프로젝트의 개념을 명확하게 제안했다. 이날 회의에서는 FAST 사업위원회가 구성됐고, 전국 20개 이상의 연구단으로 구성된 관련 그룹이 정의돼 위에서 언급한 핵심기술에 대한 타당성 조사에 집중했다. FAST 사전 연구 프로젝트는 1999년 3월 "주요 혁신 엔지니어링 프로젝트"의 첫 번째 배치 중 하나로 설립되었으며 중국과학원과 과학기술부의 지원을 받았습니다. 국립천문대 대형전파망원경기술연구소(FAST 종합그룹)의 조정 하에 다양한 핵심 기술 타당성 연구 프로젝트가 순조롭게 진행되고 있으며 2001년 말 중국과학원 학술 승인을 통과했다.
SKA 중국추진위원회, FAST 프로젝트 위원회, FAST 전체팀까지 10년 동안 중국 천문학과 관련 공학계의 과학연구자들이 국방부의 지도 아래 성실하게 협력해 왔다. 과학기술, 중국과학원, 국가과학기술재단의 지원으로 FAST 전체 팀은 FAST 능동 반사경, 피드 케이블 지지대 등 핵심 기술에 대한 타당성 조사를 완료했으며, 모든 핵심 기술이 획기적인 성과를 거두었습니다. 기술적 위험이 없으며, 국가 주요 과학 프로젝트의 선정 및 수립에 참여할 자격이 있습니다.
FAST의 혁신적인 디자인은 중국 국민의 독립적인 지적재산권을 반영하고 우리나라의 기초 과학 연구와 우리나라의 종합적인 국력에 대한 전반적인 가시성을 높일 것입니다. 불완전한 통계에 따르면 2003년 말까지 SCI 논문 61편, EI 논문 30편, 국제학술대회 논문 72편, 국내외 논문 109편, 단행본 4편 등 약 280편의 관련 연구 논문이 발표됐다. FAST 전체 그룹은 전 세계 거의 모든 대형 전파 천문대와 장기적이고 안정적인 실질적인 협력 관계를 맺고 있습니다. 1993년에는 중국과 독일, 스웨덴, 네덜란드, 영국, 미국, 호주, 러시아의 전문가들이 참여하여 다양한 협력 논의와 핵심 기술 협의를 소집하고 주최했습니다. 1997년에는 네덜란드, 미국, 호주, 캐나다 등 6개국 8개 SKA 연구소와 미래 초거대 전파망원경을 선도하는 기술 연구 프로그램 협력을 위한 국제협력 양해각서(MoA)를 체결했다. 인도. 1999년에는 베이징 천문대와 조드렐 은행 천문대 간의 MoU: 영국과 FAST 협력이 체결되었습니다. 2000년에는 공동 연구 제안 2000: Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen에 대한 양자간 협력 양해각서가 네덜란드와 갱신되었습니다. 또한 미국 아레시보 천문대와의 협력은 순조롭게 진행되고 있습니다(그림 3). 중국-영국 협력과 중국과 네덜란드 간의 지속적인 협력을 통해 초점실의 망원경 수신기 시스템 설계가 완료되었습니다. 중국-호주 위상배열 빔 등 공동 연구
런던에서는 FAST 전체팀을 초청해 RAS 월례회의에 참석해 150명의 회원(RAS Fellows)에게 FAST 프로젝트를 소개했다. 케임브리지 대학교에서 노벨 물리학상 수상자이자 펄서 발견자인 Hewish는 FAST 프로젝트 팀과 하루 종일 협력 논의에 참여한 후 FAST 능동 반사경 기사를 수정하고 유명한 천문학 잡지 MNRAS에 게재하도록 추천했습니다. PPARC의 국제 협력 책임자인 P. Fletcher 박사는 1998년과 2000년에 두 차례 국립 천문대를 방문하여 FAST 작업에 대해 배우고 중국-영국 FAST 협력의 구체적인 문제를 논의했습니다. 1998년 10월 PPARC 천문학부 소장 P. Murdin 교수, 영국 Jodrell Bank 천문대 소장 A. Lyne 교수, MERLIN 소장 P. Wilkinson 교수, 수석 엔지니어 J. A. Battilana 박사가 FAST 협력으로 처음으로 중국을 방문했습니다. 이후 Jodrell Bank Observatory의 4명의 수석 피드 엔지니어인 J. A. Battilana, N. Roddis, C. Baines 및 G. Kitching은 FAST 피드 모듈의 전체 설계에 대해 3개월간 공동 연구를 수행했습니다. 2000년 12월 그들은 FAST를 방문했습니다. 전체 팀은 일주일 동안 함께 작업했으며 처음에는 FAST 수신기 시스템 개발에서 이틀 간의 관측소를 위한 협력 프레임워크를 형성했습니다.
이러한 국제 과학기술 협력을 통해 FAST는 국제 최전선에 맞는 기술적으로 진보된 수신 시스템을 갖추게 될 것입니다. Jodrell Bank Observatory와 Australian ATNF Observatory는 다중 빔 피드 시스템의 가장 성공적인 개발자이자 사용자입니다. 중국과 영국은 FAST의 과학적 목표 요구 사항, 피드 리시버의 기술적 타당성 및 예비 비용 추정을 고려하여 FAST 피드 캐빈의 특정 구성에 대한 공동 기술 설계를 수행하고 있습니다. 구체적인 내용에는 FAST 작동 주파수 대역 설정, 다양한 주파수 대역 피드 유형 및 피드 캐빈의 위치 배열, 편파 모드, 피드 수신기 국부 발진기 및 다중 채널 시스템, 저잡음 증폭기(LNA), 냉장고 선택 및 합리적인 전면 구성이 포함됩니다. 최종 진공 시스템, 냉동 및 수신기의 실시간 모니터링 시스템, 신호(광섬유) 전송 문제, FAST 피드 캐빈의 전원 공급, 피드 수신기의 작동 및 유지 관리, 고정밀 측정 및 위치 확인 시스템, 주 제어의 천문학 방 악기 및 장비 등
영국측도 FAST 능동형 구면반사체 설계, 피드 지원, 안테나의 전반적인 전기적 성능, 전자파 적합성 등 FAST 설계에 대한 기술 상담 및 지원을 제공하고 있다. 인력교류방문과 양자간 기술지원 세미나, 공동연구개발을 통한 과학기술협력을 실시한다. 영국 측은 2001년부터 FAST와 협력하여 피드 리시버 전자 공학 박사 과정 학생들을 교육해 왔습니다. 또한 FAST 건설이 공식적으로 시작될 경우 영국 측은 중국 측과 협력하여 다중 빔 피드 수신기 시스템 구축을 완료할 수 있도록 자금을 제공하고 중국 측은 영국 측에 일부를 제공할 것입니다. 세계적 수준의 천문학 연구를 수행할 수 있는 FAST 관측 시간입니다.
SKA는 국제경제협력개발기구(OECD) 주요과학포럼(MSF)이 주관하는 대규모 전파천문학 프로젝트로 자리매김해 FAST 프로젝트를 위한 국제교류 및 기술협력 플랫폼을 제공하고 있다. . 1998년 5월부터 6월까지 네덜란드 천문연구재단(NFRA)과 암스테르담 대학의 천문학자인 R. Strom 교수와 세계 1위의 안테나 마스터인 독일의 S. von Hoener 교수가 국립국립박물관을 방문하도록 초청받았다. 천문대에서는 전문가와 함께 FAST의 과학을 논의하고 기술 솔루션을 제공합니다.
2003년 말 현재 FAST는 대규모 국제회의에서 9건의 초청보고서를 발표했다. Science는 1995년, 1998년, 2002년에 세 차례에 걸쳐 FAST 사전 연구의 진행 상황을 보고했습니다. 2003년 과학기술부는 "중요한 국제 과학 기술 협력 프로젝트" 프로젝트인 1 평방 킬로미터 어레이 SKA 국제 협력의 시작을 승인했습니다.