Kapsyen: Meja Kawalan Bank Jodrell yang asli dengan pemandangan teleskop Lovell. Kredit: Anthony Holloway.
Minggu lalu kami melihat wajah umum Balai Cerap Jodrell Bank, Pusat Penemuan. Tetapi minggu ini kita mendapat lawatan di sebalik tabir pusat pemerhatian yang mengagumkan dan bersejarah ini.
Tim O'Brien adalah Pengarah Bersekutu Jodrell Bank Observatory dan Pembaca dalam Astrofizik di Sekolah Fizik & Astronomi di University of Manchester. Ketika kami memulakan lawatan ke teleskop, ruang kawalan dan komputer, dia menjelaskan peranan Jodrell dalam perkembangan sejarah astronomi radio. Teleskop Lovell di tengah-tengah balai cerap, kini merupakan bangunan yang disenaraikan di Gred 1 dan juga merupakan yang terdepan dalam penyelidikan saintifik terkini dan masa depan.
Jodrell Bank pada asalnya adalah lokasi tempat ujian Jabatan Botani universiti. Observatorium ini didirikan oleh Sir Bernard Lovell ketika gangguan dari trem mengganggu penyelidikan sinar kosmik yang dilakukannya di Sekolah Fizik di kampus utama Universiti di bandar ini. Sir Bernard memindahkan peralatan radarnya ke lokasi tersebut pada tahun 1945 untuk mencuba mencari gema radio dari jejak sinar kosmik yang diionisasi tetapi sebaliknya mengasaskan bidang penyelidikan meteor.
Teleskop Lovell (awalnya Mark I) adalah teleskop radio yang dapat dikendalikan terbesar di dunia (berdiameter 76.2m) dan satu-satunya yang dapat mengesan roket pelancaran Sputnik 1 pada tahun 1957; ia masih merupakan yang ketiga terbesar di dunia. Selain mengesan dan menerima data dari penyiasat seperti Pioneer 5 pada tahun 1960 dan Luna 9 pada tahun 1966, program peningkatan berterusan membolehkan ruang lingkup untuk mengukur jarak ke Bulan dan Venus dan meneliti pulsar, astrofisika maser, kuarsar dan lensa graviti. Ia telah memberikan kajian pulsar yang paling luas dalam sistem bintang binari dan menemui pulsar pertama dalam kelompok globular. Ia mengesan lensa graviti pertama dan juga telah digunakan untuk pemerhatian SETI. Sekarang di permukaan yang ketiga, program peningkatan berterusan telah menjadikannya lebih hebat daripada sebelumnya.
Pada tahun 1964 teleskop radio elips Mark II disiapkan. Ia berdiri di tengah-tengah ladang, mengerdilkan kubah pengamatan kecil yang menempatkan teleskop pengajaran optik Tim dan dikelilingi oleh pondok-pondok pasca perang yang dinamakan berdasarkan penyelidikan yang dilakukan di dalamnya, sehingga satu disebut Radiant (setelah meteor) dan Bulan yang lain. Dengan paksi utama 38.1m dan paksi kecil 25.4m, Mark II digunakan terutamanya di samping Lovell sebagai sebahagian daripada e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), kemudahan astronomi radio nasional UK yang dijalankan dari Jodrell. Ini merangkumi hingga 7 ruang lingkup radio: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall dan Pickmere. e-MERLIN mempunyai garis dasar terpanjang (pemisahan teleskop) 217 Km dan resolusi yang lebih baik daripada 50 miliaretik detik, yang dibandingkan dengan Teleskop Angkasa Hubble tetapi di radio daripada panjang gelombang yang dapat dilihat. Cawangan Manchester Jodrell juga menjadi tuan rumah Pusat Wilayah UK untuk ALMA (Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) di Chile.
Teleskop "42 kaki" berdiri di tepi pintu masuk bangunan utama yang menempatkan bilik kawalan. Tugas utama teleskop adalah untuk terus memantau Pulsar di tengah-tengah Nebula Kepiting (sepanjang masa berada di atas cakrawala). Tim pada ketika ini menunjukkan muslihat partinya yang mengagumkan secara matematis menunjukkan bahawa ruang lingkup itu memang menunjuk pada Crab Pulsar dengan mengira dari Kenaikan Kanan pulsar (05h 34m 31.97s) dan Declination (+ 22d 00m 52.1s) di mana ia akan berada di langit pada masa itu. Ia telah mengumpulkan lebih dari 30 tahun data yang mewakili 4% usia pulsar, memberikan petunjuk penting tentang bagaimana pulsar berkembang.
Kapsyen: Dr Tim O'Brien bercakap dengan Prof Brian Cox dan Dara O'Biain di Bilik Kawalan semasa Stargazing Live Credit: The University of Manchester
Tim cukup baik untuk mengizinkan saya masuk ke dalam Bilik Kawalan, tidak sering dilihat oleh pengunjung umum ke laman web ini, walaupun ia menjadi tuan rumah kepada siri Stargazing Live tahunan BBC TV, yang dihoskan oleh Prof Brian Cox dan Dara O'Briain. Ia menggambarkan peranan sejarah dan terkini Jodrell dalam astronomi radio. Ini adalah gabungan teknologi komputer canggih Inggeris, peralatan asli tahun 1950-an dan semua titik antara. Terdapat monitor layar datar besar di satu sudut yang memaparkan & dapat mengawal setiap ruang lingkup, jam atom di samping kabinet kayu dan kaca yang menampung jarum berkedut yang mengesan tekanan udara, kelajuan angin dan variasi suhu pada gulungan atau cakera kertas. Di tengah-tengah bilik adalah meja kawalan berbentuk tapal kuda yang asli dari tahun 1950-an.
Tingkap yang luas menghadap ruang lingkup Lovell yang 'diparkir' semasa lawatan saya sementara mangkuk yang dipantulkan diberi lapisan cat baru, menunjuk lurus ke puncak dengan brek yang dipakai. Sekiranya angin meningkat semasa pemerhatian hidangan mesti dinaikkan dan dipindahkan ke sasaran yang lebih tinggi di langit. Sekiranya angin mencapai 45 batu sejam hidangan mesti diletakkan di kedudukan tegak ini. Nasib baik ini tidak berlaku terlalu kerap. Pengumpulan salji yang lebat dapat memutarbelitkan bentuk piring sehingga harus dihilangkan. Bilik kawalan dikendalikan 24 jam sehari 365 hari dalam setahun. Seluruh bilik mempunyai lampu, panggil, tombol dan suis berkelip yang sangat memuaskan. Seperti kata Tim dengan tepat, "Anda memerlukan banyak lampu berkelip."
Jodrell menempatkan sejumlah kelompok pengkomputeran khas dan khusus. Sejak tahun 1960-an, Lovell dan Mark II selalu terlibat dengan VLBI (Interferometri Garis Panjang Sangat Panjang) yang merangkumi teleskop di seluruh Eropah, China dan Afrika dan juga dapat dihubungkan dengan VLBA (Array Garis Dasar Sangat Panjang) di Amerika untuk membuat teleskop ukuran planet, mampu menghasilkan gambar paling tajam dalam semua astronomi. Bilik VLBI menempatkan pelbagai peralatan penerima dan rakaman. Ini termasuk penerima GPS, tepat hingga 0,5 milisaat, dikenali sebagai Jam Benar-benar Akurat, walaupun mereka mempunyai jam yang lebih baru dengan ketepatan 25 nanodetik dan jam atom maser mereka tepat hingga 1 bahagian dalam 10 ^ 15 atau 1 saat setiap 30 juta tahun! Nama-nama cukup banyak di Jodrell, lima penjana isyarat, yang digunakan untuk menukar frekuensi di penerima berlabel Sharon, Tracy, Nigel, Kevin dan Darren.
Kapsyen: Teleskop Mark II di Jodrell Bank. Kredit: Pengarang
Jodrell mempelopori sambungan teleskop radio sepanjang ratusan kilometer dan membina rangkaian gentian optik khusus yang menghubungkan semua tujuh teleskop e-MERLIN. Tim berhenti sejenak di depan pintu biru yang sangat besar dan tugas berat yang dihiasi dengan banyak tanda amaran dramatik dan bersenandung, dengan tangan di tuas operasi yang kuat. Ini adalah rumah korelator e-MERLIN, yang menjadi tumpuan tujuh teleskop dan inti rangkaian, ia harus dilindungi dengan teliti sehingga tidak mengganggu ruang lingkup radio di lokasi. Tim mengetik kod kemasukan, menarik tuas dan hum lembut menjadi gemuruh memekakkan telinga ketika kami memasuki bilik logam, tetap sejuk dengan penyaman udara. Terdapat silinder gas besar di sudut yang siap memenuhi ruangan sekiranya berlaku kebakaran. Di tengahnya terdapat kabinet kaca asap, ukuran almari pakaian besar yang mengandungi hab komputer dengan perayaan kabel serat optik kuning yang dihubungkan dengan teleskop dan membawa seberapa banyak data ke dalam bilik seperti yang digabungkan di seluruh rangkaian internet UK.
Jodrell mempunyai kira-kira 40 kakitangan di lokasi dengan lebih dari 100 orang lagi bekerja dari Bangunan Universiti Alan Turing di Manchester. Senarai program penyelidikan kumpulan ini merangkumi semua aspek astronomi, dari mempelajari Big Bang hingga menemui eksoplanet. Mereka telah menggunakan pulsar untuk menguji teori graviti Einstein yang mana mereka dianugerahkan EC Descartes Research Prize. Mereka mengembangkan penguat kebisingan rendah untuk kapal angkasa Planck ESA yang akan melaporkan hasil kosmologinya tahun depan. Dengan rangkaian teleskop radio Eropah, mereka menggunakan pulsar untuk mengesan gelombang graviti pertama yang diramalkan oleh Einstein.
Melihat ke masa depan, kerja sedang berjalan di samping Bangunan Kawalan utama mengenai pembinaan bangunan baru untuk menempatkan Pejabat Projek Antarabangsa untuk SKA (Array Kilometer Persegi) yang akan ditempatkan di Afrika dan Australia, yang apabila selesai sekitar tahun 2024, akan menjadi teleskop radio terbesar di dunia untuk abad ke-21. Semasa kami pergi, saya bertanya kepada Tim apa yang akan ada dalam senarai keinginannya untuk masa depan (semua ahli astronomi mempunyai senarai harapan bukan?) Dia ingin melihat sistem seperti SKA diperluas untuk meliputi hemisfera Utara dan teleskop masa depan yang dapat membuat pemerhatian waktu nyata, seluruh langit, serta-merta mensasarkan objek sementara seperti novae yang menjadi fokus utama penyelidikannya sendiri. Saya rasa Sir Bernard akan bersetuju.
Dapatkan maklumat lebih lanjut mengenai Jodrell Bank Center for Astrophysics
