ALMA (, «Атакамська велика міліметрова/субміліметрова решітка») — астрономічний інтерферометр у пустелі Атакама на півночі Чилі, який спостерігає електромагнітне випромінювання на міліметрових і субміліметрових довжинах хвиль. Місце розташування ALMA на плато Чахнантор на висоті близько 5000 метрів над рівнем моря обрали через велику висоту та низьку вологість, що є критично важливими для зменшення шуму та поглинання сигналу в атмосфері Землі. Телескоп складається з 66 круглих антен діаметром 12 і 7 метрів.
ALMA є спільним проєктом між Європою, США, Канадою, Японією, Південною Кореєю, Тайванем і Чилі. Вартість проєкту становить близько 1,4 млрд доларів США, що робить його найдорожчим наземним телескопом, який нині працює. ALMA розпочала наукові спостереження в другій половині 2011 року, а перші зображення оприлюднили 3 жовтня 2011 року. Масив повністю введено в експлуатацію в березні 2013 року.
Історія Перший крок до створення майбутнього ALMA зробили у 1997 році, коли Національна радіоастрономічна обсерваторія (NRAO) та Європейська південна обсерваторія (ESO) домовилися реалізувати спільний проєкт, що об’єднав Millimeter Array (MMA) і Large Southern Array (LSA). Об’єднаний масив поєднав чутливість LSA з частотним діапазоном і перевагами місця розташування MMA. ESO та NRAO працювали спільно в технічних, наукових і управлінських групах, щоб визначити та організувати спільний проєкт із участю Канади та Іспанії (остання згодом стала членом ESO).
Серія рішень і угод привела до вибору назви «Atacama Large Millimeter Array», або ALMA, у березні 1999 року та до підписання угоди ALMA 25 лютого 2003 року між північноамериканською та європейською сторонами. («Alma» означає «душа» іспанською та «вчений/знаючий» арабською.) Після кількох років обговорень до проєкту ALMA приєдналася Національна астрономічна обсерваторія Японії. Подальші переговори між ALMA та NAOJ завершилися підписанням високорівневої угоди 14 вересня 2004 року, яка закріпила участь Японії в Enhanced ALMA. Урочиста церемонія закладання фундаменту відбулася 6 листопада 2003 року. Тоді ж представили логотип ALMA.
На ранньому етапі планування ALMA вирішили використовувати антени, спроєктовані та виготовлені різними компаніями в Північній Америці, Європі та Японії, а не єдиний стандартний дизайн. Це рішення ухвалили переважно з політичних причин. Попри різні технічні підходи постачальників, усі конструкції антен відповідають жорстким вимогам ALMA. Компоненти, виготовлені в Європі, транспортувала спеціалізована аерокосмічна логістична компанія Route To Space Alliance.
Фінансування
ALMA виникла як співпраця у пропорції 50:50 між Національною радіоастрономічною обсерваторією та Європейською південною обсерваторією, а згодом проєкт розширили за участі японських, тайванських і чилійських партнерів. ALMA є найбільшим і найдорожчим наземним астрономічним проєктом із вартістю приблизно 1,4–1,5 млрд доларів СШАChile's ALMA probes for origins of universe , Associated Press. (Утім різні космічні астрономічні проєкти, зокрема космічні телескопи Габбл, Джеймс Вебб та кілька великих планетних місій, коштували значно більше.)
Учасниками ALMA стали:
Європейська південна обсерваторія та Європейський регіональний центр підтримки Національний науковий фонд в особі Національної радіоастрономічної обсерваторії та Північноамериканського наукового центру ALMA
Національна астрономічна обсерваторія Японії (NAOJ) під егідою (NINS) ALMA-Тайвань при Інституті астрономії та астрофізики (ASIAA) Тайваню Академії Сініка Республіка Чилі
Будівництво
Комплекс побудували переважно європейські, американські, японські та канадські компанії й університети. Три прототипи антен проходили випробування на базі VLA з 2002 року.
та її підрозділ SATCOM Technologies отримали контракт від Associated Universities на постачання 25 антен діаметром 12 м, тоді як європейський виробник Thales Alenia Space постачив ще 25 основних антен (у межах найбільшого в історії європейського промислового контракту в наземній астрономії). Японська компанія Mitsubishi Electric отримала контракт на складання 16 антен NAOJ. Антени доставляли на майданчик з грудня 2008 до вересня 2013 року.
Транспортування антен
Перевезення 115-тонних антен із Центру підтримки операцій на висоті 2900 м до майданчика на висоті 5000 м або переміщення антен майданчиком для зміни конфігурації масиву створює серйозні технічні труднощі; про це розповідає документальний фільм «Monster Moves: Mountain Mission». Для цього використали два спеціально розроблені 28-колісні важковози. Машини виготовила компанія Scheuerle Fahrzeugfabrik у Німеччині; їхні розміри становлять 10 м завширшки, 20 м завдовжки і 6 м заввишки, а маса — 130 т. Вони працюють на двох дизельних двигунах з турбонаддувом потужністю 500 кВт. Транспортери мають кабіну водія, обладнану місцем для кисневого балона для роботи в розрідженому високогірному повітрі, і точно встановлюють антени на опорні майданчики. Першу машину завершили й випробували в липні 2007 року. Обидва транспортери доставили до Центру підтримки операцій ALMA (OSF) у Чилі 15 лютого 2008 року. 7 липня 2008 року транспортер ALMA вперше перемістив антену — із будівлі складання антен (Site Erection Facility) на майданчик для тестуванняJuly 2008 NRAO ALMA newsletter article by Dr. Al Wootten.
Восени 2009 року перші три антени по черзі перевезли на майданчик масиву. Наприкінці 2009 року команда астрономів і інженерів ALMA успішно об’єднала три антени на спостережному майданчику на висоті 5 км, завершивши перший етап складання та інтеграції масиву. Використання трьох антен дозволяє виправляти похибки, які виникають при роботі з лише двома антенами, і тим самим забезпечує основу для високоточної зйомки з високою роздільною здатністю. Після цього ключового етапу 22 січня 2010 року розпочалося введення в експлуатацію. 28 липня 2011 року перша європейська антена для ALMA прибула на плато Чахнантор на висоті 5000 м, приєднавшись до 15 антен, які вже встановили інші міжнародні партнери. Це відповідало кількості антен, необхідній для початку перших наукових спостережень ALMA, і стало важливою віхою проєкту. У жовтні 2012 року встановили 43 з 66 антен.
Припинення роботи У серпні 2013 року працівники телескопа оголосили страйк, вимагаючи підвищення заробітної плати та поліпшення умов праці. Це був один із перших страйків, що торкнулися астрономічної обсерваторії. Страйк розпочався після того, як адміністрація обсерваторії не змогла досягти угоди з профспілкою працівників. Через 17 днів сторони досягли угоди, яка передбачала скорочений робочий графік і підвищену оплату праці за роботу на великій висоті.
У березні 2020 року ALMA призупинила роботу через пандемію COVID-19. Також було перенесено кінцевий термін подання заявок на 8-й цикл спостережень і припинено проведення екскурсій для відвідувачів.
29 жовтня 2022 року ALMA призупинила спостереження через кібератаку. Спостереження відновили через 48 днів, 16 грудня 2022 року.
Хронологія проєкту Дата Подія 1995 Спільні випробування майданчика ESO/NRAO/NAOJ у Чилі. Травень 1998 Початок першої фази (проєктування та розроблення). Червень 1999 Європейсько-американський меморандум про взаєморозуміння щодо проєктування та розроблення. Лютий 2003 Остаточна угода між європейськими та північноамериканськими партнерами: 50% фінансування забезпечує ESO, ще 50% спільно фінансують США та Канада. Квітень 2003 Початок випробувань першої прототипної антени на випробувальному майданчику ALMA у Сокорро, Нью-Мексико. Листопад 2003 Урочиста церемонія початку будівництва комплексу ALMA. Вересень 2004 Проєкт угоди між європейськими, північноамериканськими та японськими партнерами, за якою Японія забезпечує нові компоненти для розширеного ALMA. Жовтень 2004 Відкриття спільного офісу ALMA в Сантьяго (Чилі). Вересень 2005 Тайвань приєднується до проєкту ALMA. Липень 2006 Європейські, північноамериканські та японські партнери вносять зміни до угоди щодо розширеного ALMA. Квітень 2007 Прибуття першої антени до Чилі. Лютий 2008 Прибуття двох транспортерів ALMA до Чилі. Липень 2008 Перше переміщення антени за допомогою транспортера. Грудень 2008 Приймання першої антени ALMA. Травень 2009 Перша інтерферометрія з двома антенами на базі експлуатаційної підтримки. Вересень 2009 Перше переміщення антени ALMA на плато Чахнантор. Листопад 2009 Завершення першого етапу з трьома антенами на Чахнанторі. 2010 Оголошено конкурс заявок на програму Early Science зі спільним розподілом ризиків. Вересень 2011 Початок циклу Early Science 0. До масиву увійшли шістнадцять 12-метрових антен. Лютий 2012 Опубліковано першу наукову статтю на основі даних ALMA. Січень 2013 Початок циклу Early Science 1. До масиву увійшли тридцять дві 12-метрові антени. 13 березня 2013 Урочисте відкриття ALMA. 23 вересня 2013 Прибула та була прийнята 66-та, остання антена. Червень 2014 Початок циклу Early Science 2. До складу комплексу входять тридцять чотири 12-метрові антени в 12-метровому масиві, дев'ять 7-метрових антен у 7-метровому масиві та дві 12-метрові антени в масиві TP. Червень 2018 Опубліковано 1000-ту наукову статтю на основі даних ALMA. Березень 2020 Роботу ALMA призупинено через пандемію COVID-19.
Деталі проєкту
ALMA складається з 66 високоточних антен і працює на довжинах хвиль від 3,6 до 0,32 міліметра (31–1000 ГГц). Масив має значно вищу чутливість і кращу роздільну здатність, ніж попередні субміліметрові інтерферометри, такі як чи .
Антени можна переміщувати по пустельному плато на відстані від 150 м до 16 км, що надає ALMA потужне змінне «збільшення», подібне за концепцією до того, яке використовує в сантиметровому діапазоні на Very Large Array у штаті Нью-Мексико в США.
Високу чутливість головним чином забезпечує велика кількість антен, що входять до складу масиву.
Телескопи надали європейські, північноамериканські та східноазійські партнери ALMA. Американські та європейські партнери надали по 25 антен діаметром 12 метрів, разом — 50 антен, що формують основний масив. Країни Східної Азії надали 16 антен (чотири 12-метрові та дванадцять 7-метрових) у складі ACA (, «Атакамський компактний масив»), який є частиною розширеного ALMA.
Використання менших антен, ніж в основному масиві ALMA, дозволяє отримувати зображення ширших полів на заданій частоті. Розміщення антен ближче одна до одної дає змогу спостерігати об’єкти з більшою кутовою протяжністю. ACA працює разом із основним масивом, розширюючи його можливості ширококутного зображення.
Параметри
Щонайменше 50 антен діаметром 12 м, розташованих на висоті 5000 м в Обсерваторії плато Чахнантор, доповнених компактною решіткою з та антен. Можливість формування цифрових зображень у всіх атмосферних вікнах між 350 мкм і 10 мм. Конфігурації решітки з базою приблизно від 150 м до 14 км. Кутова роздільна здатність 10 мілісекунд (10−7 радіана), що у 10 разів перевищує можливості Very Large Array і в 5 разів — космічного телескопа «Габбл», хоча все ще істотно поступається роздільній здатності, яку забезпечують оптичні й інфрачервоні інтерферометри. Можливість отримувати зображення об'єктів кутовим розміром від мінут до градусів із роздільною здатністю близько однієї кутової секунди. Роздільна здатність за швидкістю менше 50 м/с. Швидше та гнучкіше формування зображень, ніж у Very Large Array. Найбільший і найчутливіший у світі інструмент для спостережень у міліметровому та субміліметровому діапазонах. Чутливість до точкових джерел у 20 разів вища, ніж у Very Large Array. Для обробки даних використовується система CASA (Common Astronomy Software Applications) — програмний пакет нового покоління, створений на основі .
Атакамська компактна решітка