Радіоастрономія: від аматорських коренів до всесвітніх груп – Physics World

Останнім часом я багато думав про свою особистість. Коли хтось запитує мене, чим я займаюся, я називаю себе радіоастрономом, або космологом, або астрофізиком – залежно від мого настрою та того, з ким я розмовляю. Але я ніколи не відчував, що повністю належу до будь-якого з цих варіантів. Мені здавалося, що моя гонитва за першими зірками за допомогою радіоданих не зовсім вписується в напружені дискусії космологів про інфляційні парадигми та темну енергію. Так само під час відвідування радіотелескопів у мене в голові крутилися жаргони «приймачів» і «підсилення».

«Радіоастроном» — це цікава фраза, оскільки рідко можна почути, що вчені так близько прив’язуються до будь-якої іншої довжини хвилі. Наприклад, я ніколи не чув фрази «гамма-астроном». Але побувавши за останній рік у групах радіоастрономів-аматорів, я зрозумів, що ще не маю навичок, щоб називати себе справжнім «радіоастрономом». Ярлик — це знак пошани, який неможливо отримати, просто використовуючи дані, отримані радіотелескопами.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg" data-caption="Сучасне обличчя Дуже великий масив Карла Джінського (VLA) у Нью-Мексико, США, був побудований між 1973 і 1981 роками. Його 28 радіотелескопів, кожен з 25-метровою антеною, розташовані в Y-подібному інтерферометрі. (З дозволу: Bettymaya Foott, NRAO/AUI/NSF)” title=”Натисніть, щоб відкрити зображення у спливаючому вікні” href=”https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from- amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world.jpg”>

Я є активним учасником Обсерваторія квадратного кілометра (SKAO), міжнародний радіотелескоп, який зараз будується в Південній Африці та Західній Австралії. Незважаючи на те, що штаб-квартирою проекту є обсерваторія Jodrell Bank у Великій Британії, SKAO є глобальним проектом із партнерством від Австралії, Китаю, Італії та Нідерландів до Португалії, Південної Африки, Іспанії, Швейцарії та Великобританії.

Астроном проти інженера

За словами астрофізика Філіп Даймонд, генеральний директор SKAO, дзвінки та зустрічі проекту часто охоплюють приблизно 20 часових поясів. З такою глобальною та густонаселеною обсерваторією не дивно, що багато людей, які керують проектом SKA, мають бізнес-класи. Одного разу Даймонд напівжартома пожартував, що деякі ніколи навіть не торкалися телескопа. Але це не погано – вони там не через любов до зірок. Вони тут, тому що знають, як підтримувати процвітання складних компаній, щоб кінцевий користувач (як я) отримував дані високої якості вчасно.

Даймонд, безсумнівно, заслужив значок «радіоастронома» — справді, його доктор філософії присвячений цій темі, і завдяки своїй кар’єрі він працював у більшості головних радіостанцій світу. Розмовляючи з ним, стає зрозуміло, що він любить суть інструментів так само сильно, як і науку, яку вони дозволяють. Нижче в ієрархії не всі мають таке широке становище. Існує явний розкол між астрономами та інженерами, лише за кількома винятками.

Два консорціуми, інженерний і науковий, навіть проводять окремі конференції, хоча я не думаю, що хтось перевірить ваші навички пайки на інженерній зустрічі, щоб надати вам доступ. Хоча багато років тому я відвідав одну інженерну конференцію, я твердо сиджу на науковому таборі і можу вам сказати: іноді цей розкол більше нагадує прірву. Інженери нарікають на вчених, які вимагають занадто багато і не розуміють обмежень технології. Тим часом на наукових конференціях вчені голосно відчайдувались від будь-яких змін антени, які применшують їхні власні наукові цілі, скаржачись, що інженери не розуміють наукового потенціалу, який йде на вітер.

Ці розмови не є унікальними для СКА, але вони яскраво виражені, оскільки масштаби співпраці такі великі. Переважна більшість залучених дослідників працюють у своїх університетах і компаніях по всьому світу, а не в одному місці, де вони могли б зустрітися та зменшити племінний конфлікт.

У багатьох відношеннях ми бачимо, як радіоастрономія повертається до свого коріння, яке почалося з непростого шлюбу між астрономією та електротехнікою. Науковцям у цих двох галузях знадобився час, щоб навчитися співжиття та навчати своїх академічних нащадків, але врешті-решт університети випустили готових радіоастрономів, які створили чудові радіотехнічні засоби 1960-х років і пізніше.

Рекреаційні корені

Піонером радіоастрономії був Інженер Bell Labs Карл Янскі і британські вчені Джеймс Стенлі Привіт та Бернард Ловелл (див. рамки нижче). Їх перші відкриття стали можливими лише завдяки спільній роботі інженерів-електриків, астрономів і любителів. Але оскільки широкомасштабна радіоастрономія все частіше стає співпрацею між двома фахівцями – інженерами з одного боку та вченими з іншого – що щодо аматорів-майстрів на всі руки? Чи є ще місце для групи, яка відіграла таку важливу роль у генезисі галузі?

Слово «аматор» має два загальні значення: «той, хто займається справою, навчанням, наукою чи спортом як розвага, а не як професія» і «той, хто не має досвіду та компетентності в мистецтві чи науці». Від садівництва до DIY, є багато навичок, за які я не оплачуваний і некомпетентний, тому це має бути глибше. Дійсно, латинський корінь слова є любитель, що означає «коханець». Буквально бути любителем у гонитві означає любити це, мати до цього пристрасть.

Виявляється, я несправедливо судив тих, хто займається аматорськими захопленнями, не в останню чергу в галузі, яку я вважав знаю краще за всіх: радіоастрономії. Астрономи-любителі можуть не отримувати грошей або публікувати гучні наукові статті, але звуки метеорита та шипіння Чумацького Шляху в навушниках змушують їх сяяти від радості.

Шукаючи сучасний еквівалент американського радіоастронома-аматора Гроте Ребера (див. рамку вище), я натрапив на численні асоціації аматорських радіоастрономічних клубів, які спостерігали все: від галактичних спіральних рукавів до, як не дивно, пульсарів. Після розмови з декількома, включаючи Британська аматорська астрономічна радіоастрономічна група, Лінкольнський аматорський астрономічний клуб, А Аматорський астрономічний клуб «Саттон і Менсфілд». – Я зрозумів, що ніде я не відчуваю себе таким любителем, як у аматорському астрономічному гуртку.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-5.jpg" data-caption="Пристрасть проекту Радіоастроном-любитель Лоуренс Ньюелл зараз будує обсерваторію, яку він називає «Зона п’ятдесят один і три чверті» в Саффолку, Великобританія, як проект на пенсію. Обсерваторія складається з кількох подарованих посудин у різному стані конструкції. Вони включають в себе дві повністю керовані 4-метрові тарілки (які, доклавши зусиль, можна використовувати для прийому пульсарів) і дві 3-метрові тарілки, які діють як інтерферометр на 1420 МГц. Ньюелл також розробляє приймач для резонансів Шумана. (З дозволу: доктор Лоренс Ньюелл)” title=”Натисніть, щоб відкрити зображення у спливаючому вікні” href=”https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to -worldwide-groups-physics-world-5.jpg”>

Дійсно, коли я зустрічаю такі групи, я повинен здатися таким розчаруванням членам; не те, щоб вони коли-небудь змушували мене відчувати це. Оптичним астрономам, які проживають у цих клубах, зазвичай добре оговтатися від приголомшених пауз після того, як я зізнаюся, що не знаю, на яку планету, сузір’я чи зірку вони вказують, тоді як радіоаматори ввічливо намагаються обійти мій брак досвіду в будівництві. або обслуговування радіотелескопів.

Таріли прикрашають дахи, лінії дроту тягнуться через стовпи, а антени всіх форм спрямовані в небо. Технологія настільки проста і знайома на вигляд, що легко припустити, що ті, хто в сараях, просто намагаються підключитися до безкоштовної радіо- чи телевізійної послуги. Щодо мене, однак, я стрибаю від хвилювання, коли бачу антени, сформовані так, щоб вловлювати шторми Юпітера або вимірювати вхідні сонячні спалахи.

Люди, які добровільно обслуговують ці телескопи, найчастіше пенсіонери, які раніше працювали в таких сферах, як електротехніка чи радіолокація. Вони є експертами в наземних радіотехнологіях, які після виходу на пенсію повернули свої пристрої, щоб дивитися вгору – чи то просто для виклику, чи то справді тому, що їхні лікарі сказали їм, що вони більше не повинні носити свої громіздкі оптичні трубки темними крижаними полями.

Є ще багато професійних радіоастрономів, які знають свої антени на рівні шепоту, але я зустрічав їх переважно на старих, менших телескопах і рідше серед мого покоління вчених. У великих колабораціях такі радіоастрономи сьогодні рідко зустрічаються через необхідність масштабу. На мій погляд, це втрата. Саме в холодних, запущених сараях аматорських гуртків я знову відчув дух радіоастрономії. Тут були справжні радіоастрономи, аматори чи ні.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-6.jpg" data-caption="Громадянська наука Команда Метеоритний маяк Великобританії це громадський науковий проект зі створення системи для вивчення метеорів та іоносфери. Він складається з маяка поблизу Ноттінгема (ліворуч) і чотирьох приймачів по всій Великобританії. У співпраці між радіоаматорами та радіоастрономією Радіотовариство Великої Британії та Британська астрономічна асоціація взяли участь у фінансуванні, а волонтери керують проектом. Найджел «Спаркі» Каннінгтон (праворуч) може дивитися на сліди виявлених метеорів у Радіоастрономічному центрі Шервудської обсерваторії, Великобританія, де він є координатором радіоастрономії. (CC BY Філ Рендалл, з додатковою інформацією від Браяна Коулмана).» title=”Натисніть, щоб відкрити зображення у спливаючому вікні” href=”https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world -6.jpg”>

Історія нависає над штаб-квартирою SKA в обсерваторії Jodrell Bank, яка знаходиться в тіні знаменитого телескопа Lovell. Ця 76-метрова антена колись була найбільшою керованою радіоантеною у світі, коли її побудували в 1957 році, і феноменальний результат її конструкції означає, що з тих пір лише два телескопи перевершили її (у Еффельсберг, Німеччина, А Телескоп Грін Бенк у Західній Вірджинії, США).

Масштабні радіотелескопи, такі як SKA, є життєво важливим наступним кроком для збору світла на більших територіях. Дійсно, SKA — це інтерферометр, одна частина якого складається з 130,000 XNUMX антен у пустелі Західної Австралії, з’єднаних таким чином, що вхідні довгохвильові радіохвилі «бачать» гігантську зону збору, яка обходить механічні інженерні обмеження фізичної тарілки.

Унікальне блюдо легко антропоморфізувати та полюбити; Я підозрюю, що решітка з 130,000 118,456 антен з меншою ймовірністю викличе стільки любові та відданості. Можливо, комусь припаде до душі антена XNUMX XNUMX, яка у вівторок, здається, завжди нахабно відключається від мережі, але це буде інженер з обробки даних, який посміхнеться. Астроном, мабуть, ніколи не дізнається.

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/03/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups-physics-world-7.jpg" data-caption="Астрономія майбутнього Враження художника від запланованих станцій SKA-Low у Мерчисоні, Західна Австралія. Ця решітка складатиметься з 131,072 2 низькочастотних антен висотою 512 м кожна, згрупованих у 2024 станцій. Компоненти будуть створюватися по всьому світу. (Авторське право: DISR)” title=”Натисніть, щоб відкрити зображення у спливаючому вікні” href=”https://platoaistream.net/wp-content/uploads/03/7/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide -groups-physics-world-XNUMX.jpg”>

Шахрайський радіоастроном

Ця відсутність консолідованих знань викликає занепокоєння деяких радіоастрономів, які знають, наскільки важливо розуміти, як збираються дані. Я знайшов одного такого астронома на фізичному факультеті Каліфорнійського університету в Берклі, США. Як директор його Лабораторія радіоастрономії, Аарон Парсонс зробив значний внесок у мої дослідження перших зірок, очоливши співпрацю вчених у пошуках радіосигналів раннього Всесвіту. Для мене екскурсія його лабораторією була чарівним досвідом. Я кидався навколо, піднімаючи листи металу й милуючись різними антенами, у той час як захоплено слухав, як Парсонс розповідав про кожен твір, ніби він був пристрасним куратором мистецтва.

Тепер Аарон Парсонс — це те, про кого я люблю думати як про шахрайського радіоастронома, який відвернувся від еволюції галузі в напрямку глобальної співпраці

Парсонс вільно висловлює своє занепокоєння – на межі цинізму – щодо великої співпраці через природний розкол експертів, який диктує ефективність. Дійсно, тепер він є тим, про кого я люблю думати як про шахрайського радіоастронома, який відвертається від еволюції галузі в напрямку глобальної співпраці. Він навіть проводить свої канікули в таборі один або з сином у віддалених частинах США, шукаючи ідеальний каньйон, на якому можна було б повісити свою нову антену ручної роботи.

Винахідливість його сольного співробітництва відверто нагадує Ребера та Ловелла. Парсонс будує власні інструменти, завжди пам’ятаючи про те, як він очікує виглядати дані. Він каже мені, що йому буде важко довіряти аналізу будь-якого іншого вченого, якщо вони самі не створять антени. Необхідно знати прилад, щоб знати його вплив на дані, особливо, ніж будь-коли, коли найменший космологічний сигнал може бути змитий шляхом неправильного моделювання ефекту антени.

Оскільки ми зараз вступаємо в еру величезної інтерферометрії, ми ризикуємо розірвати тісний шлюб між електротехнікою та астрономією. Дійсно, знання, необхідні для демонстрації досвіду в будь-якому окремому аспекті, зараз занадто великі для однієї людини або навіть для однієї програми підготовки PhD. Щастя будь-яких триваючих стосунків залежить від спільного проведення часу та відкритого спілкування. Великі обсерваторії, такі як SKA, процвітатимуть лише за умови, що вчені та інженери обмінюватимуться знаннями та поважатимуть досвід і любов до своєї справи. Одне без іншого так само добре, як нічого.

У певному сенсі справжні радіоастрономи — це вимираючий народ. Вони зустрічаються в основному в невеликих телескопах або в аматорських клубах; це поттер для задоволення, а не публікувати або гинути. Я розумію, чому для великої співпраці потрібен чіткий поділ між інженерами та астрономами, але обидві сторони повинні трохи вивчити мову іншої, щоб основний шлюб розумів не порушився. Ваш місцевий аматорський астрономічний клуб цілком може бути найкращим місцем для цього.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/radio-astronomy-from-amateur-roots-to-worldwide-groups/