Medicina SKA Engineering Group CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA, il radiotelescopio di prossima generazione: contributo Italiano. asdasd Stelio Montebugnoli Medicina SKA Engineering Group Gennaio 2004

Punti principali: SKA: l’ architettura, i concetti, lo scenario. CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Punti principali: SKA: l’ architettura, i concetti, lo scenario. SKA: la sfida tecnologica . Cosa si fa per SKA nel nostro paese. Ritorni tecnologici. Conclusioni. asdasd

CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: SKA (Square Kilometer Array): un unico grande strumento per tutta la comunità scientifica internazionale che permetterà di dare risposte ai quesiti della radioastronomia non ottenibili con gli attuali radiotelescopi…. …un unico radiotelescopio, di grandi dimensioni, costruito in un luogo ancora da definire e fruibile contemporaneamente per finalità diverse, via rete, da 100 utilizzatori…. asdasd

SKA: l’architettura …possibilità per molti utenti CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: l’architettura Main Station Combiner Processing Software Time dependent behaviour t Correlator Processing Software Image of astronomical object ARRAY STATION Array di antenne (con area da un minimo di 30.000 m2) distribuito su migliaia di Km per un totale di 106 m2 asdasd …possibilità per molti utenti di effettuare contemporaneamente osservazioni con diverse modalità …

SKA: I concetti - FOV Multipli (multiutenza) - A= 106 m2 CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: I concetti - FOV Multipli (multiutenza) - A= 106 m2 asdasd

Confronto del FOV dello stesso elemento di antenna CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA 73 cm Confronto del FOV dello stesso elemento di antenna a diverse lunghezze d’onda: SKA 21 cm SKA 6 cm ALMA

CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: lo scenario Organizzazioni di cinque continenti si sono impegnate a partecipare allo sviluppo dei concetti e della tecnologia necessari alla progettazione di SKA…. EUROPA  (Francia), Germania, Inghilterra, Italia, Olanda, Polonia, (Russia), (Spagna), Svezia. - ASIA  Cina, India, asdasd - AUSTRALIA - AMERICA  Canada, USA - AFRICA  (Sud Africa)

SKA: la sfida tecnologica CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: la sfida tecnologica La tecnologia di oggi NON è ancora pronta per la costruzione di SKA, per cui occorre affrontare la progettazione di banchi di prova che ne rendano possibile la crescita…. I dimostratori: I dimostratori giocheranno un ruolo fondamentale nella determinazione del tipo di antenna da usare, nella verifica dei concetti e crescita della tecnologia. Principali caratteristiche di SKA: Ag= 106 m2 N. di beam simultanei = 100 Banda= 0.1  25 GHz FOV= 1o @ 1.4 GHz (Potere risolutore 0.1” @ 1.4 GHz) Dinamica conv. A/D = 50  85 dB (~ 8/14 Bit) Dati da trasportare=10  200 Tbit/sec) asdasd

CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: Quale antenna? Diversi sono, ad oggi, i tipi di antenne proposti per lo SKA finale: “Arecibo” style reflector China Large Adaptive Reflector (LAR) Canada Allen Telescope Array finanziato (12 M$) SETI Institute, US Planar Array Netherlands Luneburg Lenses Australia Cylindrical reflectors asdasd

CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Tra le varie soluzioni proposte per le antenne di SKA, suscita un grande interesse la soluzione (Australia) cilindrico parabolica per le sue doti di costo contenuto e di estensione del FOV. Per la sua natura, la Croce del Nord rappresenta un eccezionale dimostratore a cilindri parabolici a costo ragionevole e soprattutto complementare a quelli sviluppati dai partner europei. asdasd

SKA: Cosa si fa nel nostro paese? CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF SKA: Cosa si fa nel nostro paese? Dimostratori nazionali-Best-1-2-3 BEST-1 BEST-2 A- BEST-1: Primo dimostratore con 4 ricevitori montati su un singolo cilindro del ramo N/S. - Ag=176 m2 - pronto aprile/Maggio 2004, - Finanziato. B- BEST-2: Un secondo dimostratore equipaggiato con 8 cilindri N/S - Ag= 1410 m2 - pronto fine 2004 / inizio 2005, - Finanziato. asdasd C- BEST-3: Il più grande dimostratore del mondo (3%) SKA-A2 ottenuto dalla re-ingegnerizzazione di tutta la Croce del Nord. - Ag= 30.000 m2 - pronto metà / fine del 2006 (in funzione dei finanziamenti) - Costo 73 €/m2 (Area geometrica)

La Croce del Nord: un ottimo dimostratore CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF La Croce del Nord: un ottimo dimostratore asdasd BEST-3 (256+96) La Croce del Nord è già equipaggiata con oltre 5600 dipoli, facilmente collegabili ad un certo numero di ricevitori di nuova generazione a basso rumore, basso costo ed alta dinamica (già realizzati).

CdN come dimostratore SKA: alcuni aspetti importanti: CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF CdN come dimostratore SKA: alcuni aspetti importanti: Uso intelligente degli strumenti a disposizione per produrre dimostratori SKA a costo limitato con ritorno immediato in termini di scienza / tecnologia e, allo stesso tempo, upgrade tecnologico degli stessi strumenti. Contributo allo sforzo internazionale SKA in maniera efficiente: Esplorazione di aree non ben investigate da altri (tecnologia, verifica dei concetti, algoritmi di adaptive beamforming e di reiezione delle interferenze su un dimostratore di grandi dimensioni). Traccia degli attuali “confini” nel dominio del progetto. Costo contenuto del dimostratore. Produzione di un dimostratore di grandi dimensioni entro il 2006. Programmi di attivita’ di divulgazione: Ad alto livello sia nazionale che internazionale (congressi, workshop, meeting). Universita’, Scuole Superiori (Tesi, Tirocinio ecc.). Pubblico (conferenze). asdasd

Ritorni tecnologici Diagnostica medica Comunicazioni CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Ritorni tecnologici Comunicazioni Diagnostica medica asdasd

Ritorni tecnologici Telefonia mobile di prossima generazione CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Ritorni tecnologici Telefonia mobile di prossima generazione (beamforming & adaptive beamforming a basso costo) Applicazioni degli algoritmi di mitigazione delle interferenze radio, studiati per SKA, ai servizi primari (es. controllo di volo). asdasd

Ritorni Tecnologici Controllo di volo di un certo numero di missioni CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Ritorni Tecnologici Controllo di volo di un certo numero di missioni spaziali nello stesso tempo con: bassa potenza richiesta al Tx di bordo. assenza di antenne direttive a bordo. (forte diminuzione dei costi di lancio e costruzione…..) asdasd

Fondi per il Dimostratore nazionale SKA: CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Fondi per il Dimostratore nazionale SKA: Si sta preparando una richiesta alla UE per circa 2.6 M€ [FP-6 Design Study (call uscita a Nov 03)] 2.20 M€ IRA CNR (INAF) (Bo) 0.20 M€ IEIIT CNR (To) 0.15 M€ Oss. di Cagliari INAF 0.05 M€ Fac. di Ingegneria (Bo) 0.05 M€ Fac. di Ingegneria (Fi) 2.65 M€ PIANO DELLA RIPARTIZIONE DEI FONDI ALL’INTERNO DEL CONSORZIO ITALIANO asdasd …. questi fondi dovranno essere integrati con fondi nazionali.

CNR ISTITUTO DI RADIOASTRONOMIA INAF Conclusioni. SKA è un progetto ambizioso che deve affrontare grandi sfide tecnologiche e disegno di algoritmi efficienti per la reiezione delle interferenze. La vastità del concetto è unica nel suo genere ed in grado di collegare l’astronomia, la radio-scienza e l’industria. L’Italia sta per rivestire un ruolo molto importante per cui necessita dimostrare una capacità “ingegneristica” nello sviluppo di un grande dimostratore come BEST-3 ottenuto re-ingegnerizzando, a costi contenuti, la Croce del Nord. Avendo già a disposizione un array come la Croce (5632 dipoli), il costo per m2 del dimostratore è di circa 100 volte inferiore a quello dei partner europei, con un’area di raccolta 30 volte piu estesa! Il potenziale ritorno in scienza e tecnologia che SKA potrebbe rendere ai paesi partecipanti al consorzio, non ha precedenti. Partecipare al consorzio SKA non significa solo aderire ad un consorzio internazionale, ma significa partecipare attivamente alla realizzazione del radiotelescopio con cui si affronterà la radioastronomia del futuro. Parte dei fondi necessari alla realizzazione dei dimostratori SKA europei saranno probabilmente messi a disposizione dalla UE (FP-6 DS), ma occorreranno anche fondi nazionali. Grazie asdasd