Обсерватория Джодрелл Бэнк ( / ˈ dʒ ɒ d r əl / JOD -rəl ) в Чешире , Англия, содержит ряд радиотелескопов , являющихся частью Центра астрофизики Джодрелл Бэнк при Манчестерском университете . Обсерватория была основана в 1945 году Бернардом Ловеллом , радиоастрономом из университета, для исследования космических лучей после его работы над радаром во время Второй мировой войны . С тех пор он сыграл важную роль в исследовании метеороидов , квазаров , пульсаров , мазеров и гравитационных линз , а также активно участвовал в отслеживании космических зондов в начале космической эры .
Главный телескоп обсерватории — телескоп Ловелла . Его диаметр 250 футов (76 м) делает его третьим по величине управляемым радиотелескопом в мире. В обсерватории есть еще три действующих телескопа; радиотелескопы Mark II и диаметром 42 фута (13 м) и 7 м. Обсерватория Джодрелл-Бэнк является базой Многоэлементной сети интерферометров с радиосвязью (MERLIN), национального объекта, управляемого Манчестерским университетом от имени Совета по науке и технологиям .
Центр для посетителей Джодрелл-Бэнка и дендрарий находятся в Нижнем Уитингтоне , а телескоп Ловелла и обсерватория - недалеко от Густри и часовни Холмса . До обсерватории можно добраться по автомагистрали A535 . Рядом проходит линия Крю — Манчестер, а неподалеку находится станция Густри . В 2019 году обсерватория стала объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО . [1] [2]
Банк Джодрелл впервые был использован в академических целях в 1939 году, когда факультет ботаники Манчестерского университета приобрел у Ли три поля. Он назван в честь близлежащего возвышения в земле, Джодрелл-Бэнк, названного в честь Уильяма Джодерелла , лучника, чьи потомки жили в особняке, который сейчас является школой Терра Нова . Территория была расширена в 1952 году за счет покупки у Джорджа Мэсси фермы, на которой был построен телескоп Ловелла. [3]
Впервые это место было использовано для астрофизики в 1945 году, когда Бернард Ловелл использовал некоторое оборудование, оставшееся со времен Второй мировой войны , в том числе радар наводки , для исследования космических лучей . [4] Оборудование представляло собой радиолокационную систему GL II, работающую на длине волны 4,2 м, предоставленную JS Hey . [5] [6] Он намеревался использовать оборудование в Манчестере , но электрические помехи от трамваев на Оксфорд-роуд помешали ему сделать это. 10 декабря 1945 года он перевез оборудование в Джодрелл-Бэнк, в 25 милях (40 км) к югу от города. [6] [7] Основным исследованием Ловелла были кратковременные радиоэхо, которые, как он подтвердил, исходили от ионизированных метеорных следов к октябрю 1946 года. [8] Первыми сотрудниками были Альф Дин и Фрэнк Фоден, которые наблюдали метеоры невооруженным глазом, а Ловелл наблюдал электромагнитный сигнал с помощью оборудования. [9] Когда Ловелл впервые включил радар – 14 декабря 1945 года – метеорный поток Геминиды был на максимуме. [7]
В течение следующих нескольких лет Ловелл накопил больше бывшего военного радиооборудования, в том числе портативную кабину, известную в армии как «Park Royal» (см. « Park Royal Vehicles » ). Первое постоянное здание находилось рядом с хижиной и было названо в ее честь. [8]
Джодрелл Бэнк в основном используется для исследования радиоволн от планет и звезд.
Прожектор был одолжен армией Джодрелл Бэнк в 1946 году ; [10] бортовой массив, построенный на его креплении Дж. Клеггом. [10] Он состоял из 7 элементов антенн Яги–Уда . [11] Он использовался для астрономических наблюдений в октябре 1946 года. [12]
9 и 10 октября 1946 года телескоп наблюдал ионизацию атмосферы, вызванную метеорами метеорного потока Джакобиниды . При повороте антенны на 90 градусов в максимуме потока количество обнаружений упало до фонового уровня, что доказывает, что транзиентные сигналы, обнаруженные радаром, исходят от метеоров. [11] Затем телескоп использовался для определения точек излучения метеоров. Это стало возможным, поскольку частота эха минимальна в точке излучения и максимальна под углом 90 градусов к ней. [10] Телескоп и другие приемники на объекте изучали полярные сияния , которые были видны в начале августа 1947 года. [13] [14]
Транзитный телескоп представлял собой зенитный телескоп с параболическим рефлектором длиной 218 футов (66 м) , построенный в 1947 году. В то время это был крупнейший радиотелескоп в мире. Он состоял из проволочной сетки, подвешенной к кольцу из опор лесов высотой 24 фута (7,3 м) , которые фокусировали радиосигналы в фокусной точке на высоте 126 футов (38 м) над землей. Телескоп в основном смотрел прямо вверх, но направление луча можно было немного изменить, наклоняя мачту для изменения положения фокусной точки. Перед завершением строительства фокусная мачта была заменена с деревянной на стальную. [3]
Телескоп был заменен управляемым телескопом Ловелла длиной 250 футов (76 м), а впоследствии на том же месте был построен телескоп Mark II.
Телескоп мог отображать полосу ± 15 градусов вокруг зенита на частотах 72 и 160 МГц с разрешением 1 градус на частоте 160 МГц. [15] Он обнаружил радиошум от Большой туманности в Андромеде – первое определенное обнаружение внегалактического радиоисточника – и остатки Сверхновой Тихо на радиочастоте; в то время он не был открыт оптической астрономией . [16]
Телескоп «Марк I», ныне известный как телескоп Ловелла, на момент постройки в 1957 году был крупнейшим в мире поворотным тарельчатым радиотелескопом диаметром 76,2 метра (250 футов); [17] сейчас он является третьим по величине после телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии и телескопа Эффельсберг в Германии. [18] Часть механизмов орудийной башни с линкоров HMS Revenge и HMS Royal Sovereign времен Первой мировой войны была повторно использована в двигательной системе телескопа. [19] Телескоп начал работать в середине 1957 года, как раз к запуску советского « Спутника-1» , первого в мире искусственного спутника Земли. Телескоп был единственным, кто мог отслеживать ракету-носитель Спутника с помощью радара; [20] [21] впервые обнаружили его незадолго до полуночи 12 октября 1957 года, через восемь дней после запуска. [22] [23]
В последующие годы телескоп отслеживал различные космические зонды. С 11 марта по 12 июня 1960 года он отслеживал американский зонд « Пионер-5» , запущенный НАСА . Телескоп отправил зонду команды, в том числе команду отделить его от ракеты-носителя и включить более мощный передатчик, когда зонд находился на расстоянии восьми миллионов миль. Он получил данные от зонда, единственного телескопа в мире, способного на это. [24] В феврале 1966 года Советский Союз попросил Джодрелл Бэнк проследить за его беспилотным лунным кораблем «Луна-9» и записать на его факсимильную передачу фотографии с поверхности Луны. Фотографии были отправлены в британскую прессу и опубликованы до того, как Советский Союз обнародовал их. [25]
В 1969 году также отслеживалась советская « Луна-15» . Запись момента, когда ученые Джодрелл Бэнк наблюдали за миссией, была опубликована 3 июля 2009 года. [26]
При поддержке сэра Бернарда Ловелла телескоп отслеживал российские спутники. Наблюдения со спутников и космических зондов были переданы в исследовательскую и опытно-конструкторскую деятельность Министерства обороны США по спутниковому отслеживанию в рамках проекта Space Track .
Отслеживание космических зондов заняло лишь часть времени наблюдений телескопа Ловелла, а оставшаяся часть была использована для научных наблюдений, включая использование радара для измерения расстояния до Луны и Венеры; [27] [28] наблюдения астрофизических мазеров вокруг областей звездообразования и звезд-гигантов; [29] наблюдения пульсаров (в том числе открытие миллисекундных пульсаров [30] и первого пульсара в шаровом скоплении); [31] и наблюдения квазаров и гравитационных линз (включая обнаружение первой гравитационной линзы [32] и первого кольца Эйнштейна ). [33] Телескоп также использовался для наблюдений SETI . [34]
Телескоп Mark II представляет собой эллиптический радиотелескоп с большой осью 38,1 метра (125 футов) и малой осью 25,4 метра (83 фута). [35] Он был построен в 1964 году. Он работал не только как автономный телескоп, но и в качестве интерферометра с телескопом Ловелла, а сейчас в основном используется в рамках проекта MERLIN. [36] [37] Телескоп Mark III , такого же размера, как Mark II, был сконструирован таким образом, чтобы его можно было переносить, [38] но его никогда не перемещали из Уордла , недалеко от Нантвича , где он использовался как часть MERLIN . Он был построен в 1966 году и выведен из эксплуатации в 1996 году. [39]
Предложения по телескопам Mark IV, V и VA выдвигались в период с 1960-х по 1980-е годы для создания еще более крупных радиотелескопов.
Предложение Mark IV заключалось в создании автономного телескопа диаметром 1000 футов (300 м), построенного в рамках национального проекта.
Предложение Mark V заключалось в создании передвижного телескопа длиной 400 футов (120 м). Концепция этого предложения заключалась в установке телескопа на железнодорожной линии длиной 3/4 мили (1,2 км), примыкающей к Джодрелл-Бэнк, но опасения по поводу будущих уровней помех означали , что место в Уэльсе было бы предпочтительнее. Были выдвинуты проектные предложения Хасбенда и компании и Фримена Фокса, которые спроектировали телескоп обсерватории Паркс в Австралии.
Mark VA был похож на Mark V, но с меньшей тарелкой - 375 футов (114 м) и конструкцией из предварительно напряженного бетона , аналогичной Mark II (две предыдущие конструкции больше напоминали телескоп Ловелла). [40]
Ни один из предложенных телескопов не был построен, хотя были проведены проектные исследования и изготовлены масштабные модели, отчасти из-за меняющегося политического климата, а отчасти из-за финансовых ограничений астрономических исследований в Великобритании. Также возникла необходимость модернизировать телескоп Ловелла до Mark IA, который оказался слишком дорогим. [40]
Альт-азимутальная антенна длиной 50 футов (15 м) была построена в 1964 году для астрономических исследований и слежения за космическими зондами «Зонд-1» , «Зонд-2» , «Рейнджер-6» и «Рейнджер-7» [41] и «Аполлон-11» . [42] После аварии, которая непоправимо повредила поверхность 50-футового телескопа, он был снесен в 1982 году и заменен более точным телескопом «42 фута». Тарелка высотой 42 фута (12,8 м) в основном используется для наблюдения за пульсарами и постоянно контролирует Крабовидный пульсар . [43]
Когда была установлена антенна диаметром 42 фута, была установлена тарелка меньшего размера, «7 м» (на самом деле диаметром 6,4 м или 21 фут), которая используется для обучения студентов. Телескопы диаметром 42 фута и 7 м первоначально использовались на ракетном полигоне Вумера в Южной Австралии . [44] Высота 7 м была первоначально построена в 1970 году компанией Marconi . [45]
Телескоп Polar Axis был построен в 1962 году. Он имел круглую антенну диаметром 50 футов (15,2 м) на полярной монтировке [ 46] и в основном использовался для экспериментов с лунным радаром. Он выведен из эксплуатации. 18-дюймовый (460 мм) оптический телескоп-рефлектор был подарен обсерватории в 1951 году [47], но использовался мало и был подарен Солфордскому астрономическому обществу примерно в 1971 году. [48]
Сеть многоэлементных радиоинтерферометров ( MERLIN) представляет собой массив радиотелескопов, разбросанных по всей Англии и границам Уэльса. Массив управляется Джодрелл Бэнк от имени Совета по науке и технологиям как национальный объект. [49] Массив состоит из семи радиотелескопов и включает в себя телескоп Ловелла, Марк II, Кембридж , Деффорд , Нокин , Дарнхолл и Пикмер (ранее известный как Табли ). Самая длинная базовая линия составляет 217 километров (135 миль), и MERLIN может работать на частотах от 151 МГц до 24 ГГц . [39] На длине волны 6 см (частота 5 ГГц) MERLIN имеет разрешение 50 миллисекунд дуги , что сопоставимо с разрешением HST на оптических длинах волн. [49]
Джодрелл Бэнк занимается интерферометрией со сверхдлинной базой (РСДБ) с конца 1960-х годов; Телескоп Ловелла принял участие в первом трансатлантическом интерферометрическом эксперименте в 1968 году вместе с другими телескопами в Алгонквине и Пентиктоне в Канаде. [50] Телескоп Ловелла и телескопы Mark II регулярно используются для РСДБ с телескопами по всей Европе ( Европейская сеть РСДБ ), что дает разрешение около 0,001 угловой секунды . [36]
В апреле 2011 года Джодрелл-Бэнк был назван местом расположения центра управления запланированным массивом квадратных километров или проектного офиса SKA (SPO). [51] SKA планируется совместными усилиями 20 стран, и после его завершения он станет самым мощным радиотелескопом из когда-либо построенных. В апреле 2015 года было объявлено, что Джодрелл-Бэнк станет постоянным местом расположения штаб-квартиры СКА [52] на период ожидаемой эксплуатации телескопа (более 50 лет [53] ).
Центр астрофизики Джодрелл-Бэнк, частью которого является обсерватория, является одной из крупнейших исследовательских групп по астрофизике в Великобритании. [54] Около половины исследований группы приходится на область радиоастрономии – включая исследования пульсаров , космического микроволнового фонового излучения , гравитационных линз , активных галактик и астрофизических мазеров . Группа также проводит исследования на разных длинах волн, изучая образование и эволюцию звезд , планетарные туманности и астрохимию . [55]
Первым директором банка Джодрелл был Бернард Ловелл , который основал обсерваторию в 1945 году. В 1980 году его сменил сэр Фрэнсис Грэм-Смит , за ним последовали профессор Род Дэвис примерно в 1990 году и профессор Эндрю Лайн в 1999 году. [56] Профессор Фил Даймонд взял над этой ролью 1 октября 2006 года, когда был сформирован Центр астрофизики Джодрелла Бэнка . Профессор Ральф Спенсер исполнял обязанности директора в 2009 и 2010 годах. В октябре 2010 года профессор Альберт Зейлстра стал директором Центра астрофизики Джодрелл-Бэнк. Профессор Лусио Пиччирилло был директором обсерватории с октября 2010 по октябрь 2011 года. Профессор Саймон Гаррингтон — заместитель директора JBCA обсерватории Джодрелл-Бэнк. В 2016 году профессор Майкл Гарретт был назначен первым заведующим кафедрой астрофизики сэра Бернарда Ловелла и директором Центра астрофизики Джодрелл Бэнк. В качестве директора JBCA профессор Гаррет также несет общую ответственность за обсерваторию Джодрелл-Бэнк.
В мае 2017 года Jodrell Bank вступил в партнерство с инициативой Breakthrough Listen и поделится информацией с командой Jodrell Bank, которая желает провести независимый поиск SETI с помощью своего 76-метрового радиотелескопа и массива e-MERLIN.
Существует активная программа развития по исследованию и созданию приемников и приборов для телескопов. Обсерватория участвовала в строительстве нескольких экспериментов с космическим микроволновым фоном , включая эксперимент на Тенерифе , который проводился с 1980-х по 2000 год, а также усилителей и криостатов для Очень Малой Решётки . [57] Компания также построила входные модули приемников 30 и 44 ГГц для космического корабля «Планк» . [58] Приемники были также разработаны в Джодрелл Бэнк для телескопа Паркс в Австралии. [59]
Центр для посетителей, открытый 19 апреля 1971 года герцогом Девонширским , [60] привлекал около 120 000 посетителей в год. Он освещал историю Джодрелл-Бэнка, имел планетарий и 3D-кинотеатр, в котором моделировались полеты на Марс . Асбест в зданиях центра для посетителей привел к его сносу в 2003 году, оставив остатки в дальнем конце. На его территории был установлен шатер , когда планировалось построить новый научный центр. Эти планы были отложены, когда Манчестерский университет Виктории и UMIST объединились в Манчестерский университет в 2004 году, оставив временный центр, который принимал около 70 000 посетителей в год. [61]
В октябре 2010 года начались работы над новым центром для посетителей, и 11 апреля 2011 года открылся Центр открытия Джодрелл-Бэнк. [62] Он включает в себя входное здание, павильон «Планета», космический павильон для выставок и мероприятий, кафе со стеклянными стенами и вид на телескоп Ловелла и обеденную зону на открытом воздухе, образовательное пространство и ландшафтные сады, включая Галактический лабиринт. [63] В 2013 году был установлен большой планетарий . [64] Однако он не включает в себя планетарий, хотя в последние годы на этом месте использовался небольшой надувной купол планетария.
Центр для посетителей открыт со вторника по воскресенье и по понедельникам во время школьных и государственных каникул и организует информационно-просветительские мероприятия, в том числе публичные лекции, звездные вечеринки и сеансы «Спроси астронома». [65]
Путь вокруг телескопа Ловелла проходит примерно в 20 м от внешней железной дороги телескопа, информационные стенды объясняют, как работает телескоп и какие исследования проводятся с его помощью.
Дендрарий площадью 35 акров (140 000 м 2 ) , созданный в 1972 году, содержит национальные коллекции Великобритании крабовой яблони Malus и видов рябины Sorbus , а также коллекцию Каллуны Общества Хизер . В дендрарии также имеется мелкомасштабная модель Солнечной системы , масштаб примерно 1:5 000 000 000. В Джодрелл Бэнк в рамках проекта SpacedOut находится Солнце в модели Солнечной системы в масштабе 1:15 000 000, охватывающей Британию. [66]
7 июля 2010 года было объявлено, что обсерватория рассматривается для включения в Предварительный список Соединенного Королевства 2011 года на статус объекта всемирного наследия . [67] 22 марта 2011 г. было объявлено, что он включен в короткий список правительства Великобритании. [68] В январе 2018 года он стал кандидатом Великобритании на статус всемирного наследия. [69]
В июле 2011 года в центре для посетителей и обсерватории прошел «Live from Jodrell Bank - Transmission 001» — рок-концерт с участием таких групп, как The Flaming Lips , British Sea Power , Wave Machines , OK GO и Alice Gold . [70] 23 июля 2012 года Elbow выступили вживую в обсерватории и сняли документальный фильм об этом событии и объекте, который был выпущен на компакт-диске / DVD с концертом. 6 июля 2013 года в программе Transmission 4 приняли участие австралийские группы Pink Floyd, Hawkwind, The Time & Space Machine и The Lucid Dream. [71] 7 июля 2013 года в передаче 5 участвовали New Order, Джонни Марр, The Whip, Public Service Broadcasting, Джейк Эванс и Hot Vestry. [72] 30 августа 2013 года в передаче 6 участвовали Сигур Рос, Полька и Дочь. [73]
31 августа 2013 года в Джодрелл Бэнк состоялся концерт оркестра Халле в честь 100-летия со дня рождения Ловелла. Помимо ряда оперных представлений в течение дня, на вечернем представлении в Галле были представлены такие номера, как темы из «Звездного пути» , «Звездных войн» , «Доктора Кто» и других. Главный телескоп Ловелла был повернут лицом к наблюдающей толпе и использовался как огромный проекционный экран, демонстрирующий различные анимированные планетарные эффекты. В перерыве «экран» использовался для демонстрации истории работы Ловелла и Джодрелла Бэнка. [74]
Обсерватория выпускает астрономический подкаст под названием The Jodcast . [75] Телевизионная программа BBC « Наблюдение за звездами в прямом эфире» транслируется в диспетчерской обсерватории. Программа состояла из четырех серий: в январе 2011, 2012, 2013 и 2014 годов. [76]
С 2016 года в обсерватории проходил Bluedot , [77] фестиваль музыки и науки, в котором участвовали такие музыкальные группы, как Public Service Broadcasting , The Chemical Brothers , а также выступления учёных и научных деятелей, таких как Джим Аль-Халили и Ричард Докинз .
3 марта 2008 года сообщалось, что Британский совет по науке и технологиям (STFC), столкнувшись с дефицитом своего бюджета в размере 80 миллионов фунтов стерлингов, рассматривает возможность отзыва запланированного ежегодного финансирования в размере 2,7 миллиона фунтов стерлингов проекта e-MERLIN банка Jodrell Bank . Проект, целью которого было заменить микроволновые линии связи между Джодрелл-Бэнком и рядом других радиотелескопов оптоволоконными кабелями с высокой пропускной способностью, что значительно повысило чувствительность наблюдений, считался критически важным для выживания объекта. Бернард Ловелл сказал: «Это будет катастрофа… Судьба телескопа Джодрелл Бэнк связана с судьбой e-MERLIN. Я не думаю, что истеблишмент сможет выжить, если финансирование e-MERLIN будет сокращено». [78] [79]
9 июля 2008 года сообщалось, что после независимой проверки STFC изменил свою первоначальную позицию и теперь будет гарантировать финансирование в размере 2,5 миллионов фунтов стерлингов ежегодно в течение трех лет. [80]
Джодрелл Бэнк упоминался в нескольких художественных произведениях, в том числе в «Докторе Кто» ( «Десятая планета» , «Воспоминания о далековах » , « Ядовитое небо », « Одиннадцатый час », « Шпионский водопад ») и «Именинник» Дэвида Баддиела . Он должен был стать местом съемок Логополиса ( последнего сериала Тома Бейкера « Доктор Кто» ), но бюджетные ограничения помешали этому, и вместо этого было использовано другое место с наложенной моделью радиотелескопа. Он также упоминался в фильмах «Автостопом по галактике» [81] (а также в фильме «Автостопом по галактике »), «Ползучий ужас» и «Метеор» .
Джодрелл Бэнк также активно участвовал в клипах 1983 года « Secret Messages » группы Electric Light Orchestra , а также в « Are We Ourselves? » группы The Fixx . Песня Technique Prefab Sprout (из дебютного альбома Swoon) открывается строкой «Ее муж работает в Джодрелл Бэнк / Он дома поздно утром».
Обсерватория является местом действия нескольких эпизодов романа местного писателя Алана Гарнера «Страна костей » (2012), а главный герой, Колин Уистерфилд, является штатным астрофизиком.
С 13 июля 1988 года телескоп Ловелла был внесен в список памятников архитектуры I степени . [82] 10 июля 2017 года к тому же классу был присвоен телескоп Mark II . [83] В тот же день пять других зданий на участке были отнесены к категории II; а именно: прожекторный телескоп, [84] здание управления, [85] здание Королевского парка, [86] электротехническая мастерская, [87] и хижина связи. [88] Уровень I является высшим из трех классов листинга и применяется к зданиям, представляющим «исключительный интерес», а уровень II, самый низкий класс, применяется к зданиям, «представляющим особый интерес». [89]
На 43-й сессии Комитета всемирного наследия ЮНЕСКО в Баку 7 июля 2019 года обсерватория Джодрелл-Бэнк была признана объектом всемирного наследия на основе 4 критериев [90]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )