Строительство CHORD, самого амбициозного проекта радиотелескопа, когда-либо реализованного на территории Канады, находится в процессе. Аббревиатура CHORD расшифровывается как Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector (Канадская водородная обсерватория и детектор радиовсплесков). Этот проект предоставит астрономам беспрецедентную возможность исследовать некоторые из самых захватывающих и загадочных вопросов в астрофизике и космологии: от быстрых радиовсплесков (FRB) и тёмной энергии до измерений фундаментальных частиц и не только.
«Этот телескоп будет на порядок мощнее своего предшественника, телескопа CHIME, и всё это благодаря канадским технологиям и опыту», — сказал Мэтт Доббс, профессор физики в Университете Макгилла и один из руководителей проекта. CHORD включает в себя последние достижения в области изготовления радиоантенн, электронику, разработанную для минимизации количества радиопомех, и цифровую обработку сигналов с использованием современных вычислительных технологий.
CHIME и FRB
Запущенный в 2017 году, CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) — Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода — поставил канадских учёных в авангарде разгадывания тайн FRB. FRB — это тип транзиентного радиосигнала, который длится всего долю секунды. Они вызваны астрофизическим явлением, которое ещё не понято учёными. FRB возникают далеко за пределами нашей галактики и обладают высокой энергией у источника, хотя к тому времени, когда они достигают Земли, сигнал может быть довольно слабым.
С 2018 года CHIME обнаружил тысячи FRB, но CHORD разработан, чтобы быть ещё более чувствительным, позволяя исследователям наблюдать более слабые сигналы и обнаруживать более широкий диапазон частот. Он сможет обнаруживать тысячи FRB в реальном времени с беспрецедентной точностью.
«Увеличенные частотные диапазоны и чувствительность CHORD означают, что мы можем опираться на успех CHIME как наиболее эффективного инструмента для обнаружения FRB на Земле, помогая нам находить больше FRB и понимать их более подробно», — сказал Кендрик Смит, который руководит разработкой программного обеспечения для CHORD в Институте теоретической физики «Периметр». «В конце концов, после того как мы обнаружим достаточно FRB, мы сможем составить статистическую карту электронов во Вселенной».
Этапы реализации проекта CHORD
В январе команда установила своё первое блюдо; установка продолжается, и к концу этого года ожидается около 50 блюд. Все компоненты CHORD — аппаратное обеспечение, программное обеспечение и научные кампании — должны быть объединены для тестового запуска осенью 2025 года с использованием первых нескольких блюд, прежде чем система будет построена до полной мощности в 2027 году.
«Первое блюдо — самое сложное, поскольку оно требует, чтобы все детали были на месте для всего производства: объект, персонал и цепочка поставок материалов», — сказал менеджер проекта CHORD Collaboration Даллас Вульф.
Основной массив телескопа будет расположен в Национальной исследовательской лаборатории Канады (NRC) в Доминионской радиоастрофизической обсерватории, недалеко от Пентиктона, Британская Колумбия. Также будут задействованы две выносные площадки — уменьшенные версии инструмента CHORD, расположенные в северной Калифорнии и центральной Западной Вирджинии, которые помогут точно определить галактику, из которой поступил сигнал FRB.
«Выносные станции CHORD значительно повысят научную отдачу от проекта, позволяя точно определять местоположение FRB, обнаруженных основным массивом», — сказал Хуан Мена-Парра, старший научный сотрудник группы по работе с инструментом из Института астрономии и астрофизики Данлэпа при Университете Торонто. «Такой уровень точности позволяет нам уверенно идентифицировать галактики-хозяева и среды-источники FRB, что является ключевым шагом к пониманию их происхождения и раскрытию их потенциала в качестве зондов крупномасштабной структуры Вселенной».
Помимо разгадки тайн FRB, CHORD также углубляет партнёрство с канадской промышленностью для проектирования, создания и производства телескопа на канадской земле. «Одной из первых вещей, которые мы сделали, было строительство фабрики размером с арену, и мы привлекли небольшую армию техников для работы с молодыми учёными и инженерами», — сказал Доббс. «Местные технологии используются на всём протяжении прибора, причём канадцы из разных секторов и провинций сотрудничают, чтобы заложить основы для того, чтобы сделать возможными эти прорывные научные исследования».
Исследовательский центр астрономии и астрофизитики им. Герцберга при NRC разработал некоторые из местных технологий, включая новаторские цельнолитые отражатели, используемые CHORD. «Таких блюд не существует в готовом виде. Чтобы получить нужную форму поверхности, наша команда разработала и изготовила всё вручную на месте», — сказал Брайан Хофф, менеджер проекта NRC по CHORD. «Самой сложной частью было поддержание точности поверхности, необходимой на каждом этапе процесса. Наша конструкция одновременно недорога и высоковоспроизводима, что невероятно важно при изготовлении 640 блюд».
Программное обеспечение и аналитические инструменты также разработаны в Канаде. CHORD будет собирать огромный объём данных в результате своих исследований Вселенной. Смит подсчитал, что он будет собирать более терабайта данных каждую секунду — примерно со скоростью передачи данных всей североамериканской сети сотовой связи. Чтобы обработать такой объём данных, потребуются мощные новые программы и алгоритмы, соответствующие задаче. Канадские исследователи лидируют в этом направлении.