Для австралийской части радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA) пришлось искать новую схему размещения антенн после обнаружения «слепой зоны» на частоте 125 МГц. Проблему выявили во время испытаний прототипа AAVS3, где элементы расположили по спирали Фогеля — математическому узору, напоминающему расположение семян в корзинке подсолнуха. Об этом сообщается на сайте Universe Today со ссылкой на исследование в Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems.
Система SKA-Low предназначена для наблюдений в диапазоне от 50 до 350 МГц. В отличие от будущей южноафриканской части комплекса, рассчитанной на более высокие частоты и оснащённой крупными тарелочными антеннами, австралийская ветвь будет использовать неподвижные фазированные антенные решётки. Направление обзора они смогут менять за счёт взаимного расположения элементов и формирования радиолуча.
В состав SKA-Low войдут 512 круглых станций, на каждой установят по 256 антенн SKALA4.1. Комплекс разместят на территории площадью 75 квадратных километров, а общее число антенн превысит 131 тысячу. Перед началом строительства всей системы инженеры проводят испытания на специально созданных тестовых площадках обсерватории CSIRO Murchison Radio-Astronomy Observatory в Иньяриманха-Илгари-Бундара.
В предыдущем прототипе AAVS2 антенны распределили псевдослучайным образом. Такой подход должен был предотвратить появление паразитных эффектов, известных как боковые лепестки решётки, которые возникают при размещении элементов ровными рядами. Однако случайная схема привела к другой проблеме: некоторые антенны оказались слишком близко друг к другу и начали принимать рассеянное электромагнитное излучение соседних элементов. Особенно заметно это проявилось на частотах 55 и 78 МГц.
Для следующего прототипа, испытанного в 2023 году, выбрали спираль Фогеля. Она равномерно распределяет антенны и одновременно избегает прямолинейных рядов, способных искажать данные. Компьютерное моделирование заранее показало возможное снижение чувствительности около 125 МГц при наведении решётки вертикально вверх, а последующие наблюдения подтвердили этот результат.
Анализ показал, что в схеме AAVS3 многократно повторялось расстояние 2,4 метра — ровно длина волны радиосигнала частотой 125 МГц. При поступлении такого сигнала сверху антенны начинали взаимодействовать, вызывая разрушительную интерференцию и взаимное ослабление сигналов. Поэтому инженеры предложили модифицированную спираль Фогеля: небольшое смещение каждой антенны сохраняет общий принцип узора, но устраняет повторяющиеся расстояния и предотвращает появление «слепой» зоны.