تلسكوب راديو SKA : مشروع عالمي من أجل فهم أفضل للكون

 تلسكوب راديو SKA : مشروع عالمي من أجل فهم أفضل للكون

 منذ أن كنت طفلاً صغيراً ، كنت مفتونًا بالعديد من عجائب كوكبنا وضخامة الكون الذي تسكن فيه. غالبًا ما تساءلت عما إذا كانت هناك "حافة" محدودة للكون أم أنها امتدت إلى ما لا نهاية. إذا كانت هناك ميزة ، فما الذي يمكن أن يكون أبعد من ذلك؟ ظلمة فارغة؟ كون آخر به المزيد من الكواكب وأشخاص آخرين؟ إذا كانت لانهائية ، فماذا بعد؟ هل يمكن حقًا ألا يكون هناك حد لشيء ما؟ لم يستطع عقلك الشاب استيعاب هذا المفهوم.

  مشروع مصفوف الكيلومتر المربع في الفلك(Square Kilometer Array) تقوده منظمة SKA من مرصد Jodrell Bank في المملكة المتحدة ، بدعم من 11 دولة عضو - جنوب إفريقيا وأستراليا وكندا والصين وألمانيا والهند وإيطاليا ونيوزيلندا والسويد وهولندا والمملكة المتحدة-. تسعى SKA ، وهي مجموعة من أنواع مختلفة من الهوائيات ، إلى تحدي نظرية النسبية لأينشتاين إلى الحدود ، وكيف تشكلت النجوم والمجرات الأولى بعد الانفجار العظيم مباشرة ، ودراسة الطاقة المظلمة والمجالات المغناطيسية الشاسعة في الكون. ، والسؤال القديم "هل نحن وحدنا في الكون؟" كأحد أهدافها العلمية الرئيسية.

 سيتم الانتهاء من بناء SKA على مرحلتين: المرحلة الأولى (SKA1) يجري بناؤها في جنوب إفريقيا وأستراليا ومن المتوقع أن تكتمل في عام 2023 و ؛ ستبدأ المرحلة الثانية (SKA2) بعد SKA1 وستأخذ المشروع إلى بلدان أفريقية أخرى ، مع توسيع المكون الأسترالي أيضًا. بالنسبة للمرحلة الأولى ، سيتم دمج مجموعة سلائف MeerKAT المكونة من 64 طبقًا ، والتي هي قيد الإنشاء حاليًا ومن المتوقع أن يتم تشغيلها في غضون بضع سنوات ، في SKA1 MID ، مع بناء 190 طبقًا آخر.

تخفيف تداخل التردد اللاسلكي (RFI) لبيئة SKA EM

 يمكن أن يؤدي قرب الهوائيات المجاورة والأنظمة الأخرى إلى اقتران داخلي غير مرغوب فيه يحتاج إلى الحد الأدنى من خلال تحديد آليات الاقتران أولاً ، ثم تطبيق تدابير لتحسين العزل ، على سبيل المثال تدريع الكابلات أو إعادة توجيهها. لا يمكن إجراء تحقيقات اقتران التردد اللاسلكي في الموقع إلا بعد التثبيت. أثناء مراحل التصميم والتخطيط والتركيب ، يجب أن يتم توصيف البيئة الكهرومغناطيسية (EM) على نماذج مصغرة ومن خلال عمليات المحاكاة.

 توصيف البيئة الكهرومغناطيسية (EM) لـ SKA من خلال المحاكاة:

 يتطلب الحجم الكهربائي للهيكل والطيف الواسع المغطى في هذه الحالة  موارد حسابية كبيرة. وتم تشغيل Altair FEKO ، وهي أداة برمجية للمحاكاة الكهرومغناطيسية ، تعتمد على أحدث تقنيات الكهرومغناطيسية الحاسوبية (CEM) ، في مركز الحوسبة عالية الأداء (CHPC) في كيب تاون وتم الانتهاء من عمليات المحاكاة في غضون أيام. يمكن بعد ذلك استخدام نموذج FEKO الذي تم التحقق من صحته لإجراء دراسات دقيقة للتداخل الراديوي وتقديم توصيات تتعلق بالتصميم والتخطيط والحماية والترابط للتخفيف من التداخل بين هذه التلسكوبات شديدة الحساسية.

 كانت نمذجة FEKO على كيب تاون CHPC أمرًا محوريًا في البحث الخاص بتخفيف RFI في جامعة ستيلينبوش لتلسكوب MeerKAT. لقد نجح  التحقق من صحة نماذج مقياس الطبق مع القياس واستمر استخدام FEKO لدراسة المسارات الحالية التي يسببها EM وتقديم توصيات تخفيف RFI إلى SKA جنوب إفريقيا.

 عند اكتماله ، سيكون SKA أسرع بـ 10000 مرة وأكثر حساسية 50 مرة من أي تلسكوب لاسلكي موجود. سيكون حساسًا لدرجة أنه سيكون قادرًا على اكتشاف رادار المطار على كوكب يبعد عشرات السنين الضوئية. سيكون للكمبيوتر المركزي قوة معالجة تبلغ حوالي مائة مليون جهاز كمبيوتر ، وستنتج أطباق SKA 10 أضعاف حركة الإنترنت العالمية.

 في حين أننا محظوظون للغاية لأننا نعيش في عصر يتسم بوفرة الموارد مع ثروة من المعلومات بمجرد نقرة على الماوس ، لا يزال هناك الكثير لنتعلمه ونكتشفه. يُعد SKA مثالًا رائعًا للابتكار التكنولوجي الذي يسعى إلى الإجابة عن الأسئلة وحل الألغاز المتعلقة بالكون الذي نعيش فيه. وهذا يحفز بالتأكيد إطلاق خيال العديد من العقول الشابة وهم ينظرون ويتساءلون في سماء الليل.