Bildtext: Det ursprungliga Jodrell Bank Control Desk med utsikt över Lovell-teleskopet. Kredit: Anthony Holloway.
Förra veckan tittade vi på det offentliga ansiktet på Jodrell Bank Observatory, Discovery Center. Men den här veckan får vi en bakom kulisserna turné i hjärtat av detta imponerande och historiska observatorium.
Dr. Tim O’Brien är associerad direktör för Jodrell Bank Observatory och en läsare i astrofysik vid School of Physics & Astronomy vid University of Manchester. När vi börjar vår rundtur i teleskop, kontrollrum och datorer förklarar han Jodrells roll i den historiska utvecklingen av radioastronomi. Lovell-teleskopet i hjärtat av observatoriet är idag en byggnad av klass 1 och ligger i framkant av aktuell och faktiskt framtida vetenskaplig forskning.
Jodrell Bank var ursprungligen platsen för universitetets botaniska avdelnings testplats. Observatoriet grundades av Sir Bernard Lovell när störningar från spårvagnar störde forskningen i kosmiska strålar som han genomförde i School of Physics på universitetets huvudcampus i staden. Sir Bernard flyttade sin radarutrustning till platsen 1945 för att försöka hitta radioekon från de joniserade spåren av kosmiska strålar, men grundade istället ett helt nytt område med forskning om meteorer.
Lovell-teleskopet (ursprungligen Mark I) var det största styrbara radioteleskopet i världen (76,2 m i diameter) och det enda som kunde spåra lanseringsraketten Sputnik 1 1957; det är fortfarande den tredje största i världen. Förutom att spåra och ta emot data från sönder som Pioneer 5 1960 och Luna 9 1966, möjliggjorde ett kontinuerligt uppgraderingsprogram möjligheten att mäta avstånd till månen och Venus och undersöka pulsars, astrofysiska masers, kvasarer och gravitationslinser. Det har tillhandahållit de mest omfattande studierna av pulsars i binära stjärnsystem och upptäckt den första pulsaren i ett globulärt kluster. Den upptäckte den första gravitationslinsen och har också använts för SETI-observationer. På sin tredje reflekterande yta har ett kontinuerligt uppgraderingsprogram gjort det mer kraftfullt än någonsin.
1964 fullbordades Mark II elliptiska radioteleskop. Det står mitt i ett fält, dvärgför den lilla observerande kupolen som inrymmer Tims optiska undervisningsteleskop och omgiven av efterkrigstugor uppkallad efter den forskning som gjordes i dem, så man kallas Radiant (efter meteorer) och en annan måne. Med en huvudaxel på 38,1 m och en mindre axel på 25,4 m används Mark II huvudsakligen längs Lovell som en del av e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), Storbritanniens nationella radioastronomianläggning som drivs från Jodrell. Detta omfattar upp till sju radioområden: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall och Pickmere. e-MERLIN har den längsta baslinjen (avskiljning av teleskop) på 217 km och en upplösning som är bättre än 50 milliarcsekunder, vilket jämförs med Hubble Space Telescope men vid radio snarare än synliga våglängder. Manchester-filialen av Jodrell är också värd för den brittiska regionala noden för ALMA (Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) i Chile.
Teleskopet "42ft" står vid ingången till huvudbyggnaden som innehåller kontrollrummet. Teleskopens huvuduppgift är att kontinuerligt övervaka Pulsar i hjärtat av Krabba Nebula (hela tiden är över horisonten). Tim på denna punkt visade upp sitt imponerande partytrick att matematiskt visa att räckvidden verkligen pekade på Crab Pulsar genom att beräkna från pulsars Right Ascension (05h 34m 31.97s) och Declination (+ 22d 00m 52.1s) där det skulle vara i himlen vid den tiden. Den har samlat över 30 års data som representerar 4% av pulsars ålder, vilket ger viktiga ledtrådar om hur pulsarer utvecklas.
Bildtext: Dr Tim O’Brien pratar med prof. Brian Cox och Dara O’Biain i kontrollrummet under Stargazing Live Credit: University of Manchester
Tim var vänlig nog för att tillåta mig inuti kontrollrummet, inte ofta sett av allmänna besökare på webbplatsen, även om den spelar värd för BBC TV: s årliga Stargazing Live-serie, värd av prof. Brian Cox och Dara O'Briain. Det illustrerar perfekt Jodrell historiska och aktuella roll i radioastronomi. Det är en underbar brittisk blandning av den senaste datortekniken, originalutrustningen från 1950-talet och alla punkter däremellan. Det finns massiva plattskärmar i ett hörn som visar & kan styra vart och ett av områdena, en atomur längs trä- och glasskåp som innehåller ryckningsnålar som spårar ut lufttryck, vindhastighet och temperaturvariationer på rullar eller pappersskivor. I mitten av rummet ligger det ursprungliga hästskoformade kontrollbordet från 1950-talet.
Det stora fönstret har utsikt över Lovell-räckvidden som var 'parkerad' under mitt besök medan den reflekterande skålen fick en ny färgbeläggning och pekade rakt upp till topp med bromsarna på. Om vindarna ökar under en observation måste skålen höjas och flyttas till ett mål högre på himlen. Om vindarna når 45 miles per timme måste skålen parkeras i denna upprättstående position. Lyckligtvis händer det inte så ofta. En tung ansamling av snö kan förvränga formen på skålen så att den måste tippas ut. Kontrollrummet är bemannat 24 timmar om dygnet 365 dagar på året. Hela rummet har en mycket tillfredsställande mängd blinkande lampor, ratt, knappar och brytare. Som Tim med rätta säger "Du behöver massor av blinkande lampor."
Jodrell har ett antal allmänna och specialiserade datorkluster. Sedan 1960-talet har Lovell och Mark II regelbundet varit involverade i VLBI (Very Long Baseline Interferometry) som inkluderar teleskop över Europa, Kina och Afrika och kan också kopplas till VLBA (Very Long Baseline Array) i Amerika för att skapa ett teleskop storlek på planeten, kan producera de skarpaste bilderna i all astronomi. VLBI-rummet har ett stort utbud av mottagare och inspelningsutrustning. Detta inkluderar en GPS-mottagare, noggrann till 0,5 millisek, kärleksfull känd som Totally accurate Clock, även om de har nyare med 25 nanosekund noggrannhet och deras maser atomklocka är exakt till 1 del i 10 ^ 15 eller 1 sekund var 30 miljon år! Namn är helt på Jodrell, fem signalgeneratorer, som används för att konvertera frekvenser i mottagaren är snyggt märkta Sharon, Tracy, Nigel, Kevin och Darren.
Bildtext: Mark II-teleskopet vid Jodrell Bank. Kredit: Författaren
Jodrell var banbrytande för anslutning av radioteleskop över hundratals kilometer och konstruerade det dedikerade optiska fibernätet som ansluter alla sju e-MERLIN-teleskop. Tim pausade för effekt framför en imponerande stor och kraftig blå dörr som var prydd med många dramatiska varningsskyltar och nynnade onödigt, med handen på en robust manöverspak. Detta var hem för e-MERLIN-korrelatorn, i fokus för alla sju teleskop och hjärtat i nätverket, det måste skyddas noggrant så att det inte stör störningsområdena på plats. Tim knackade på postkoden, drog i spaken och den mjuka brummen blev ett öron öron dödande när vi gick in i ett metallrum, kallt med luftkonditionering. Det finns massiva gascylindrar i hörnet som är färdiga att fylla rummet vid brand. I mitten finns ett rökt glasskåp, storleken på en stor garderob som innehåller datornavet med festar av gula optiska fiberkablar kopplade till teleskop och för med lika mycket data in i rummet som resor på resten av Storbritanniens internet tillsammans.
Jodrell har cirka 40 anställda på platsen med över 100 fler som arbetar från universitetets Alan Turing-byggnad i Manchester. Gruppens lista över forskningsprogram täcker alla aspekter av astronomi, från att studera Big Bang till att upptäcka exoplaneter. De har använt pulsars för att testa Einsteins tyngdkraftsteori för vilken de tilldelades EC Descartes Research Prize. De utvecklade lågbrusförstärkare för ESA: s Planck-rymdskepp som kommer att rapportera om kosmologiresultaten nästa år. Med ett europeiskt nätverk av radioteleskop använder de pulsars för att försöka den första upptäckten av gravitationsvågor förutspådda av Einstein.
Med tanke på framtiden pågår nu arbete vid sidan av den huvudsakliga kontrollbyggnaden för byggandet av en ny byggnad för att hysa det internationella projektkontoret för SKA (Square Kilometre Array) som ska placeras i Afrika och Australien, som när det slutfördes cirka 2024, kommer att vara världens största radioteleskop för 2000-talet. När vi lämnar frågar jag Tim vad som skulle stå på hans önskelista för framtiden (alla astronomer har en önskelista eller inte?) Han skulle vilja se ett system som SKA utökas för att täcka norra halvklotet och ett framtida teleskop som kunde göra realtidsobservationer av hela himlen och omedelbart inrikta sig på övergående objekt som noverna som är huvudfokus för hans egen forskning. Jag tror att Sir Bernard skulle godkänna det.
Läs mer om Jodrell Bank Center for Astrophysics
