Про приемники - технические подробности позже. Вкратце - есть антенна из 256 рядов диполей. Они собираются в блоки на фазирующей матрице 16x16 , которая позволяет формировать 128 направлений на небе по линии Юг-север.
Про приемники - позже (боюсь наврать, поскольку я не железячник). Суть - фильтрами зажимается 2.5 МГц, и бросается на программируемые матрицы (по 8 каналов, всего таких матриц - по 6 в специальном компьютере, т.е. один компьютер собирает данные с 48 лучей) которые оцифровывают сигнал и на лету отсекают особо грубые помехи (при скачках более чем на 30%) в 512 частотных каналах каждые 0.01 секунды. Потом данные собирается по более широким полосам (и более грубому шагу времени) и непрерывно собираются в массив. Раз в час накопленный массив сбрасывается на диск.
Вопросов очень много. Как планируется обрабатывать гигантский массив данных?
[size=1em]Предобработка делается на обычном компьютере (сбор в общую базу данных, калибровка и грубая оценка данных). Результат - на рисунках. Эта фаза почти закончена.[/size]Что могут открыть любители? Как искать новые объекты? Какие конкретно объекты являются радиотранзиентами? Какая цель непрерывного патрулирования радионеба?
Упор будет сделан на массовой обработке - на суперкомпьютерах (которые найти-то можно), либо на BOINC-клиентах считать (лично мне по ряду причин хочется больше это направление двигать).
Поиск: пульсары, например (это, конечно, самое "вкусное"). Можно мониторить состояние ионосферы, медленные изменения потоков источников.
Из транзиентов, еще, например, можно попытаться поискать вспышечные явления после гамма вспышек (честно говоря, я их даже пытался сгоряча вручную найти на данных в прошлом году, но...), сейчас , после вспышек катаклизмических переменных и т.п. В последние 3-4 года появляются статьи о обнаружении быстрых (порядка тысячных долей секунды) радиотранзиентов непонятной природы (говорят о слиянии нейтронных звезд, как одной из возможных причин). Хочется пощупать данные на этот предмет.
Ситуация осложняется , конечно, техногенными помехами, ионосферными влияниями и т.п. Поэтому для радиотранзиентов необходима достаточно тонкая обработка, чтобы отсечь паразитные наводки от разных причин. Еще, к сожалению, надо выбрасывать куски данных с нестабильной (временами) работой отдельных каналов, выбрасывать грозы... Самолеты над нами пролетают временами - тоже эврика кричать не надо... В общем, конечно, не так все просто и красиво, как хотелось бы.
Подробнее, из стендовой статьи на Гамовской конференции раздел о задачах:
III. Результаты обработки данных и научные задачи.С научной точки зрения данные проводимых наблюдений позволяют с высокой чувствительностью фиксировать все источники космического радиоизлучения с указанного участка неба.
При этом регистрируется и фоновое излучение нашей Галактики (поскольку БСА работает в режиме полной мощности), и дискретные радиоисточники. Как показано в наших работах, ошибки определения координат дискретных источников позволяют уверенно регистрировать порядка 6000 объектов. Эта выборка - будет базовой для отбора различных классов радиоисточников в рамках ежедневного мониторинга, и для начала работы можно отобрать несколько сотен источников. Их можно использовать для начальных выборок ежедневного мониторинга класса внегалактических радиоисточников.
Кроме того, наши наблюдения позволяют уверенно регистрировать несколько тысяч мерцающих источников с характерными размерами и интенсивностью радиоизлучения существенно меньшими по сравнению с обычными дискретными источниками, и единичные редко расположенные на небе вспышечные радиоисточники - т.н. радиотранзиенты на масштабах от секунд до часов.
В результате класс задач, которые можно решить на данной системе мониторинга, необычайно широк, причем это не только фундаментальные научные задачи, но и прикладные - при этом предлагаемый проект позволяет непрерывно отслеживать небесные радиоисточники на большей части небосвода на временных масштабах от миллисекунд до лет (такая возможность реализована впервые в истории мировой астрономии). Кратко перечислим лишь основные из них:
1) Мониторинг состояния ионосферы, ее флуктуаций (с характерным временным масштабом в десятки секунд). Задача это ближе к прикладным, но нам все равно придется ее решать в том числе для ввода координатных поправок источников (порядка нескольких угловых минут), которые будут наблюдаться по остальным научным задачам проекта.
2) Мониторинг вспышечных явлений на Солнце (спорадические вспышки раз в десятки дней, временной масштаб - от секунд до часов) и состояния околосолнечной плазмы. Это обширный класс задач исследований мерцаний источников на околосолнечной межпланетной плазме, и мы будем отслеживать и выводить в графическом виде хотя бы самые общие параметры ее состояния на сайт ПРАО.
3) Радиомониторинг транзиентных (вспышечных) явлений в Солнечной системе: ионосферные и грозовые явления на планетах-гигантах, отслеживание радиотранзиентных явлений на Луне, другие возможные радио-явления в Солнечной системе. Насколько нам известно, массового ежедневного мониторинга таких явлений на масштабах времен порядка года никем пока не проводилось.
4) Мониторинг транзиентных явлений в нашей Галактике: класс задач необычайно широк - от исследования вспышек радиоизлучения от катаклизмических переменных до поиска кандидатов в экзопланеты (планеты у других звезд). Далеко не все из них могут быть реализованы на нашем радиотелескопе, но некоторые явления (например вспышки катаклизмических переменных на масштабах секунд) нам доступны.
5) Мониторинг потоков внегалактических радиоисточников. В литературе существуют некоторые указания на переменность радиоисточников на масштабах месяцев на частотах в сотни мегагерц. Однако работ по долговременным наблюдениям полной по потокам выборки радиоисточников еще не проводилось (проводились исследования лишь отдельных источников - см., например, Volvach, A.; Ryabov, M., 2006). Всего в нашем каталоге 5738 источников с потоком более 5 Ян в зоне от -16 до + 82 градуса, и эта выборка является базовой для формирования выборок радиоисточников различных классов для целей их ежедневного мониторинга. Так, для мониторинга внегалактических радиоисточников (далее 15 градусов от плоскости Галактики) внутри уже существующих 96 лучей третьей диаграммы БСА мы можем отобрать из базовой выборки лишь те источники, имеющие по нашему обзорному каталогу пр. точечный размер (относительно диаграммы БСА - т.е. с расчетным угловым диаметром не более 5') почти тысячу источников. Они будут дополнительно визуально проанализированы на предмет возможных сложностей автоматического выделения из данных, часть из них будет отбракована, в итоге для мониторинга будет определена выборка из 400-500 источников для ежедневного мониторинга и обсчета данных.
6) Слежение и уточнение вековых вариаций потоков радиоисточников в нашей Галактике. Хотя эти вариации достаточно малы (например, радиопоток Крабовидной туманности в год меняется примерно на 0.3%), но базируясь на основе ежедневной статистики данных мониторинговых наблюдений на масштабах месяцев и лет, можно существенно уточнить эти данные, что важно для уточнения параметров их физических моделей.
7) Внегалактические транзиентные явления. Наиболее интересны задачи по поиску быстрых радиотранзиентов (масштаба нескольких миллисекунд) в других галактиках. Подобные радиотранзиенты, согласно некоторым работам, обнаружены в дециметровом диапазоне в последние несколько лет. Теоретики связывают с ними, например, возможные слияния нейтронных звезд. Явления такого масштаба весьма энергетичны и должны обнаруживаться на нашей антенне даже для очень далеких галактик на удалении до сотен мегапарсек. Данная проблематика в данный момент весьма злободневна для астрофизики, между тем в метровом диапазоне волн быстрые радиотранзиенты никто не искал.
Интересны также задачи по поиску транзиентов во время гамма-вспышек и их послесвечения. Данное послесвечение уже обнаружено на сантиметровых и дециметровых волнах (cм. A.J., N 746, 2, article id. 156, 2012). В районе 1 ГГц обнаруживаются послесвечения с интенсивностью до 1 Ян (и даже более) в течение десятков дней после вспышки. Это позволяет надеяться на обнаружение точечных компонент послесвечения 0.1 Ян в режиме наблюдений мерцаний на нашей частоте. Однако в режиме послесвечения (по крайней мере, в оптическом диапазоне) гамма-всплески слабее на 2-3 порядка излучения в момент гамма-всплеска. Это позволяет надеяться, что в момент самой вспышки в длинноволновом радиодиапазоне поток может достигнуть десятков и более Ян. Соответственно, если в этот момент источник будет находиться в зоне диаграммы БСА (ее площадь - около 500 кв. градусов), то вероятность обнаружения на БСА достаточно велика.
Не менее интересны транзиентные явления в нашей галактике - от исследования быстрой переменности радиопотока (в основном на высоких частотах, переменность на низких частотах пока мало исследована) от объектов, связанными с черными дырами в нашей галактики до радио явлений на обычных звездах. Так, вспышки радиоизлучения от различных активных вспыхивающих звезд и звездных систем наблюдаются в широком диапазоне частот (см., например Richards et al, A.J.Suppl.Ser., 2003, V 147, No. 2, pp. 337-362). Эти вспышки объясняются ускорением частиц под действием магнитного поля. Характерные ожидаемые потоки - порядка нескольких десятых долей Ян. Появляются также сообщения о поиске и обнаружениях транзиентов на масштабах часов. Например, в arXiv:1201.6290 говорится об обнаружении в архивах данных обзоров на 325 МГц подобного транзиента яркостью 2 мЯн. То есть, определенно, на нашей частоте должны существовать транзиенты порядка 0.01 Ян. Это еще вне возможностей БСА (в режиме мерцаний мы уверенно обнаруживаем источники с потоком более 0.1 Ян), но мы можем надеяться на существование значительно более мощных транзиентов подобного класса.
8 ) Поиск пульсаров. Наиболее сложная для реализации задача, но одновременно и наиболее перспективная и интересная. Может быть решена только в режиме распределенных вычислений на суперкомпьютерах либо на клиентах BOINC. Аналогичный зарубежный проект Einstein@Home искал их в дециметровом диапазоне (1400 МГц) на данных обсерватории в Парксе (Австралия) и на радиотелескопе в Аресибо. В обоих проектах найдено около 50 новых пульсаров на частоте 1440 МГц.
У нас одна из лучших в мире антенн по чувствительности (эффективная площадь примерно 30000 квадратных метров, что примерно того же порядка, что в Аресибо и значительно больше, чем в Парксе). Наконец, на нашей частоте пульсары ярче примерно на порядок. И, хотя полоса приема у нас меньше (2.5 МГц против десятков мегагерц в Парксе и Аресибо), все сказанное в целом позволяет надеяться на открытие новых пульсаров из наших данных.
Вся работа по патрулю и обработке возможных транзиентных явлений, мониторингу известных объектов и поиску новых будет вестись в автоматическом режиме, из них часть работы - по хорошо известным координатам (планеты-гиганты Солнечной системы, транзиенты, связанные с катаклизмическими переменными и т.п.), часть - по поступающей информации из сторонних баз данных (гамма-всплески и т.п.).
Возможны и другие научные задачи, иногда весьма неожиданного характера.
Краткий список возможных научных задач, который будет решаться при помощи использования разрабатываемой базы данных и новых методов обработки:
космическая погода (определение индексов мерцаний сотен радиоисточников в динамике на масштабах дней и месяцев.)
составление каталога мерцающих источников из нашего обзора (порядка 10 тыс. источников, аналога подобного каталога в мире нет)
мониторинг изменений потоков сотен и тысяч источников
отслеживание состояния ионосферы
поиск пульсаров
поиск радиотранзиентов
другие задачи
