加州理工學院(Caltech)已最終確定深度綜合陣列(Deep Synoptic Array, DSA)的設計計劃,這是一個前所未有的無線電天文台,將成為有史以來最靈敏的無線電望遠鏡。在施密特科學基金的資助下,最終設計審查成功後,建設工作計劃將在內華達州春谷一個偏遠的無線電安靜區域展開。這個大型設施的設計目的是以比現有任何無線電望遠鏡快 100 倍的速度對天體進行調查,根本改變天文學家對宇宙的映射方式。
歷史上,無線電天文學在靈敏度與影像清晰度之間存在妥協。大型單盤望遠鏡擅長捕捉微弱的宇宙信號,但缺乏空間解析度,而傳統的多盤陣列則能拍攝清晰的照片,但掃描廣泛區域所需的時間較長。DSA 通過部署一個由 1,650 個可調整的衞星天線組成的龐大星座來解決這一佈局瓶頸,每個天線直徑約 6.1 米,分佈在一個橫跨 20 公里(約 12.5 英里)乘 16 公里(約 10 英里)的幾何網格上。
深度綜合陣列將成為最靈敏的無線電望遠鏡
運行這麼大規模的陣列創造了一個驚人的後勤挑戰:數據量。這 1,650 個天線的總和生成的原始電子數據,相當於美國當前整個互聯網流量的總和。為了防止系統崩潰,傳統存儲這些信息需要一個價值數十億美元的存儲設施,容納五百萬個硬碟以保存約 100 艾字節的數據。為瞭解決這個問題,加州理工學院的研究人員開發了一種專門的“無線電相機”架構。該望遠鏡利用現場的圖形處理單元(GPU)網絡,自動標記、清理和合成進來的無線電波流,以實時生成高保真圖像。
這一流程立即剝離了原始數據的混亂,將長期存儲的佔用空間減少到每年僅數十個拍字節。
此外,通過使用專門的磷化銦晶體管,電子設備保持高度穩定,這些晶體管在室温下運行時達到極佳的靈敏度,消除了複雜的低温冷卻系統的需求。這一陣列的原始速度將徹底改變已知空間現象的目錄。在過去幾十年中,所有全球無線電望遠鏡的總和大約編制了 2000 萬個獨特的無線電源。DSA 預計在其首個運行測試的第一天就能達到整個歷史基準的數量。在其最初的五年全空間調查窗口內,該設施預期將發現超過 10 億個先前未被記錄的無線電源。
由首席研究員 Gregg Hallinan 領導,該望遠鏡將提供關鍵的開源跟蹤數據,以幫助天體物理學家研究快速無線電爆發(FRBs)、追蹤移動的脈衝星以及觀察黑洞爆炸。項目經理預計,整個建設將在 2029 年前完成,並開始科學運作。

