Die Band-10-Fähigkeit des Radioteleskops ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) ist laut dieser Antwort jetzt betriebsbereit . Das wird von NRAOs First Science mit ALMAs Highest-Frequency Capabilities bestätigt .
Laut dieser Seite sind die Bänder und Frequenzen von ALMA wie folgt:
band wavelength noise frequency
(mm) (K) (GHz)
1 6.0 - 8.5 26 35 - 50
2 3.3 - 4.5 47 65 - 90
3 2.6 - 3.6 60 84 - 116
4 1.8 - 2.4 82 125 - 163
5 1.4 - 1.8 105 163 - 211
6 1.1 - 1.4 136 211 - 275
7 0.8 - 1.1 219 275 - 373
8 0.6 - 0.8 292 385 - 500
9 0.4 - 0.5 261 602 - 720
10 0.3 - 0.4 344 787 - 950
900 GHz (0,9 THz) ist eine ziemlich hohe Frequenz für einen Funkempfänger! Jede ALMA-Schüssel wandelt die empfangene Frequenz auf ein Basisband von einigen GHz herunter, bevor sie digitalisiert und zur digitalen Interferometrie an den Korrelator gesendet wird, aber Sie benötigen immer noch einen ultrastabilen lokalen Oszillator (LO) für die Abwärtswandlung und alle LOs von Alle Gerichte müssen aufeinander abgestimmt sein. Das ist eine ziemliche Leistung, wenn man bedenkt, dass sie mehrere zehn Kilometer voneinander entfernt sein können!
Frage: Wie produziert ALMA stabile, kohärente lokale ~THz-Oszillatoren für all ihre Gerichte?
Wie in dieser Teilantwort auf die Frage Wie implementiert das Event Horizon Telescope die Interferometrie vorgeschlagen ? Festplatten sammeln digitale Daten, die von lokalen Atomuhren herunterkonvertiert werden, wahrscheinlich unter Verwendung von GPS als sekundäre Referenz, und dann zur Nachanalyse an einen zentralen Ort gebracht werden.
Ich vermute, dass sie viel Zeit damit verbringen, die Kohärenz auf Millimeterebene (Pikosekunden) zu rekonstruieren, aber diese Option ist für ALMA nicht verfügbar, da Daten kontinuierlich zu einem großen Bruchteil von 24/7 und dem riesigen Volumen von aufgezeichnet werden Daten an einem Ort, an dem magnetische Festplatten nicht funktionieren, ist überwältigend. Also müssen sie es beim ersten Mal richtig machen.
ALMA erzeugt stabile, gegenseitig kohärente ~THz LO (Local Oscillators) für alle Antennen durch...
Verwenden Sie einen einzigen zentralen LO und leiten Sie ihn über Glasfaserkabel an jede Antenne! Die Faser dehnt sich aufgrund von Temperaturschwankungen aus und zieht sich zusammen, sodass ein Lasersystem zur Kalibrierung zwischen der Antenne verwendet wird. Wenn Sie es glauben können, verlängern oder verkürzen sie die Faser zu jeder Antenne manuell, um sich an die Kontraktion/Expansion anzupassen. Der LO für die Hochfrequenzbeobachtungen für ALMA erfordert Femtosekundengenauigkeit.
Schauen Sie sich dieses YouTube an, um eine gründlichere Erklärung zu erhalten, als ich liefern könnte:
Anmerkungen:
Ich denke, das ist eine ausgezeichnete Frage, da die Lösung des LO-Synchronisationsproblems für Hochfrequenzbeobachtungen eines der schwierigsten technischen und technischen Probleme war, die damit verbunden waren, die vollen Fähigkeiten von ALMA online zu bringen.
Als wir vor Jahrzehnten Interferometer bauten und konstruierten, erinnerten wir uns immer daran, dass Licht etwa einen Fuß pro Nanosekunde zurücklegt. Um eine Femtosekunden-Genauigkeit für die Synchronisation zu erreichen, müssen sie die Faserlängen um den Mikrometer anpassen. Pikosekunden? Dafür hat niemand Zeit!
Das Video zeigt und erklärt im Detail, wie das im modulierten Laser enthaltene LO-Signal geteilt und dann über Glasfaser an jedes Element im Array verteilt wird. Aus der Erklärung auf der Seite des Videos:
Komplexe Elektronik fügt die einzelnen Wellenerkennungen von ALMA genau zu einem Datensatz zusammen. Der erste Schritt in diesem Prozess besteht darin, genaue Messungen darüber zu haben, wo und wann die Antenne ihre Wellen empfangen hat. An jeder Antenne befindet sich eine Uhr, die die Daten mithilfe einer Art atomarem Metronom oder Rhythmushaltegerät, das in der Nähe des Supercomputers aufbewahrt wird, zeitstempelt. Die Wellen der Zeitmessung von diesem zentralen Oszillator werden zu jeder der Antennen von ALMA gestrahlt. An Bord der Antennen injiziert ein lokaler Oszillator diesen Takt in einen mikroskopischen Mischer mit den Wellen, die durch den Empfänger kommen, und ein heruntergemischtes Signal wird digitalisiert und über die Faser in den Supercomputer zurückgesendet.
Die vom zentralen lokalen Oszillator erzeugten Zeitsignale werden über Glasfaser gesendet, was eine zusätzliche Herausforderung darstellt. Die Länge der optischen Faser kann mit der Temperatur variieren, aber um die unglaubliche Genauigkeit zu erreichen, die ALMA erfordert, darf sich die Faserlänge über die gesamte 15-Kilometer-Distanz nicht um mehr als einen Millionstel Millimeter ändern Antenne. Eine weitere Aufgabe des zentralen Lokaloszillators ist die Längenstabilisierung des Lichtwellenleiters.
Roger Holz
äh