Испытания прототипа австралийской части радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA) выявили «слепую зону» в его чувствительности. Причиной стала схема размещения антенн, созданная по образцу спирали Вогеля — математически оптимального узора, который можно увидеть в расположении семян подсолнечника. Результаты работы опубликованы в Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, о них сообщает Universe Today.
Австралийская ветвь проекта называется SKA-Low и предназначена для наблюдений в диапазоне от 50 до 350 МГц. В состав будущей системы войдут 512 круглых станций, расположенных на площади 75 квадратных километров в австралийской глубинке. Каждая станция получит по 256 неподвижных антенн SKALA4.1, так что общее число антенн превысит 131 тысячу.
SKALA4.1 относятся к фазированным антенным решёткам. Они не поворачиваются механически, а меняют направление наблюдения за счёт взаимного расположения элементов и технологии формирования луча. После завершения проекта SKA-Low объединят с южноафриканской частью комплекса, оснащённой более крупными антеннами для работы на более высоких частотах.
До начала строительства всей системы инженеры проверяют варианты компоновки на специальных испытательных площадках обсерватории CSIRO Murchison Radio-Astronomy Observatory, расположенной в Иньяриманха Илгари Бундара. Вторая версия прототипа, AAVS2, использовала псевдослучайное размещение 256 антенн. Такой подход должен был предотвратить появление регулярных рядов и связанных с ними артефактов — боковых лепестков решётки, способных исказить данные.
Однако случайное расположение привело к другой проблеме: некоторые антенны оказались слишком близко друг к другу. Рассеянное одной антенной электромагнитное излучение принималось соседней как полезный сигнал, особенно на частотах 55 и 78 МГц. В следующем прототипе, AAVS3, испытанном в 2023 году, элементы разместили по спирали Вогеля, которая должна была одновременно обеспечить равномерное распределение и избежать регулярных линейных структур.
Моделирование показало, что при такой схеме чувствительность может резко снизиться на частоте 125 МГц, если телескоп направлен вертикально вверх. Испытания подтвердили прогноз: анализ расстояний между антеннами выявил повторяющийся интервал 2,4 метра, соответствующий длине волны сигнала частотой 125 МГц. Чтобы устранить взаимное влияние элементов, исследователи предложили модифицированную спираль Вогеля — Perturbed Vogel pattern (возмущённую схему Вогеля), в которой положение каждой антенны слегка изменяют, сохраняя равномерность и убирая повторяющиеся интервалы.