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	Atacama Large Millimeter Array
	Atacama Large Millimeter Array
Organisation	Europäische Südsternwarte, Nationale Wissenschaftsstiftung, Nationale Naturwissenschaftliche Institute, Japan
Ort	Llano de Chajnantor-Observatorium
Koordinaten	23° 1′ S, 67° 45′ W
Höhe	5.058,7 m²
Wellenlänge	0,3 - 9,6 mm
Gebaut	3. Oktober2011
Teleskoptyp	Radioteleskop, Interferometer
Durchmesser	54x12m, 12x7m
Webseite	Webseite
	;
Portal	Astronomie

Atacama Large Millimeter Array

Drei ALMA-Antennen in einem Interferometererstmalig konfigurieren.

Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter-Array (ALMA) in Chili ist das größte astronomische Projekt der Welt. Es ist revolutionär astronomisches Interferometer, mit insgesamt 66 Radioschüsseln mit einem Durchmesser von 7 bis 12 Metern. Diese Gerichte beobachten auf Millimeter und Submillimeter-Wellenlängen. Das Teleskop ist auf dem Chajnantor-Plateau auf über 5000 Meter Seehöhe, im Atacama-Wüste aus Nordchile. ALMA begann in der zweiten Jahreshälfte 2011 mit den ersten wissenschaftlichen Beobachtungen. Op 13. März 2013 es wurde offiziell eröffnet.^[1]

ALMA wurde entwickelt, um einzigartige Einblicke in die Sternentstehung in den frühesten Stadien des Universums zu ermöglichen und nahegelegene Sternentstehungsregionen und planetenbildende Sterne mit sehr hoher Auflösung zu kartieren. Mit einer Gesamtkostenschätzung von rund 1,2 Milliarden Euro ist ALMA das bisher ambitionierteste astronomische Projekt für erdbasierte Beobachtungen.

Überblick

ALMA ist ein Teleskop mit revolutionärem Design, bestehend aus 66 Antennen, mit denen eine sehr hohe Präzision erreicht wird, die auf Wellenlängen von 0,3 bis 9,6 mm. Das Radioteleskop hat eine viel höhere Empfindlichkeit und höhere Auflösung als vorhandene Submillimeter-Teleskope, wie James Clerk Maxwell-Teleskop, oder vorhandene Interferometer (wie die Sub-Millimeter-Array), beide an Mauna Kea. Die Antennen können über das Chajnantor-Plateau bewegt werden. Der maximale Abstand zwischen den Gerichten variiert zwischen 150 Metern und 16 Kilometern. Dies gibt ALMA eine leistungsstarke Möglichkeit, Details zu vergrößern, ähnlich dem Konzept, das in der Sehr großes Array (VLA) Radioteleskop in New-Mexiko in den Vereinigten Staaten.

Die erforderliche hohe Empfindlichkeit wird hauptsächlich durch die große Anzahl von Antennen (66) erreicht, aus denen das Teleskop besteht. Im Vergleich dazu die Westerbork Synthese-Radioteleskop, die auf viel länger Wellenlängen funktioniert, hat 'nur' 14 Antennen.

Die Gerichte wurden von den europäischen, nordamerikanischen und ostasiatischen Partnern im ALMA-Projekt geliefert. Die europäischen und amerikanischen Partner bauten jeweils 25 12-Meter-Antennen, die zusammen das Herzstück des Teleskops bilden. Die ostasiatischen Partner steuerten 16 Antennen bei (vier 12-Meter-Antennen und zwölf 7-Meter-Antennen), die Atacama Compact Array (ACA) Formulare. Durch die Verwendung kleinerer Antennen als ALMA kann der ACA ein viel größeres Sichtfeld abbilden. Die Möglichkeit, Antennen sehr nahe beieinander zu platzieren, ermöglicht die Abbildung von Quellen mit einem größeren Spannungswinkel. Der ACA wird mit dem größeren Syntheseteleskop zusammenarbeiten, um die Abbildungsqualität von ALMA zu erhöhen.

Geschichte

ALMA-Prototypantennen im ALMA-Testzentrum.

Das Mond hoch über Cerro Chajnantor während Sonnenuntergang.

ALMA hat seinen Ursprung in drei Plänen für astronomische Radioteleskope: die Millimeter-Array (MMA) der Vereinigten Staaten, die Großes südliches Array (LSA) einer Gruppe europäischer Länder, und die Großes Millimeter-Array (LMA) in Japan. Ein Durchbruch gelang 1997, als die Europäische Südsternwarte (ESO) und die Nationales Radioastronomie-Observatorium (NRAO) stimmte zu, ein gemeinsames Projekt zu gründen, das die MMA und die LSA in der späteren ALMA vereinte. Dieses vereinte Projekt kombinierte die Empfindlichkeit der LSA mit dem Frequenzbereich der MMA und dem überlegenen Standort, den die ESO bieten konnte. ESO und NRAO arbeiteten in technischen, wissenschaftlichen und logistischen Gruppen zusammen, um ein gemeinsames Projekt zwischen den beiden Organisationen unter Beteiligung von Kanada und Spanien (die zu dieser Zeit nicht zur ESO gehörten) zu definieren und zu organisieren.

Es folgten eine Vielzahl von Beschlüssen und Vereinbarungen, darunter die Wahl von "Atacama Large Millimeter Array", oder ALMA, als Name für das neue Projekt im März 1999. Die Bemühungen gipfelten in der Unterzeichnung des ALMA-Abkommens am 25. Februar 2003 zwischen den europäischen und nordamerikanischen Parteien.

Nach gemeinsamen Diskussionen in den Folgejahren erhielt das ALMA-Projekt einen Vorschlag der Nationales Astronomisches Observatorium von Japan (NAOJ) zu de Atacama Compact Array (ACA) und drei zusätzliche Bänder für das gesamte Syntheseteleskop. Zusammen wäre das Verbessertes ALMA Formen. Nachfolgende Gespräche zwischen ALMA und NAOJ führten zur Unterzeichnung einer Vereinbarung am 14. September 2004, die Japan zu einem offiziellen Partner in Verbessertes ALMA, die weiter als bekannt wäre Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA). Schon früh entschied man sich für den Einsatz von ALMA-Antennen, die von verschiedenen Firmen in Europa, Japan und Nordamerika entwickelt und gebaut werden. Anstatt ein einziges Design zu verwenden.

Finanzierung

Am Anfang war ALMA eine 50-50-Kollaboration zwischen der ESO und ihren nordamerikanischen Partnern. Inzwischen wurde das Projekt mit neuen Partnern aus Japan, Taiwan, Spanien und Chile erweitert.^[2] ALMA ist das größte und teuerste astronomische Projekt, das vom Boden aus beobachtet werden kann. Nur wenige NASA-Projekte haben größere Budgets. Die Kosten werden auf 1,2 Milliarden Euro (1,5 Milliarden US-Dollar) geschätzt.^[3]

Partner

Europäische Südsternwarte und das Europäische Regionale Unterstützungszentrum
Nationale Wissenschaftsstiftung durch die Nationales Radioastronomie-Observatorium und das nordamerikanische ALMA Science Center
Nationaler Forschungsrat von Kanada
Nationales Astronomisches Observatorium von Japan unter der Flagge der Nationale Naturwissenschaftliche Institute (NINS)
ALMA-Taiwan verbunden mit der Academia Sinica Institut für Astronomie & Astrophysik (ASIEN)
Chili

Bauen

Der Komplex wurde größtenteils von Unternehmen und Universitäten aus Europa, den USA, Japan und Kanada gebaut. Drei Prototypantennen wurden in VLA-Einrichtungen in New Mexico evaluiert. General Dynamics C4-Systeme wurde beauftragt von Assoziierte Universitäten, Inc. um 25 12-Meter-Antennen bereitzustellen^[4]. Das europäische Unternehmen Thales Alenia-Raum die anderen 25 Antennen gebaut^[5]. Die erste Antenne wurde 2009 ausgeliefert. Der Rest wurde bis Ende 2011 in einer Häufigkeit von etwa einer pro Monat geliefert.

Antennen zur Plattform transportieren

Das Chajnantor-Plateau mit ALMA (im Bau) in der Mitte)

Der Transport von 115 Tonnen Antennen von der Operations Support Facility in einer Höhe von 2900 Metern zum endgültigen Standort auf 5000 Metern verursachte große praktische Probleme. Es wurde eine Lösung gewählt, bei der zwei Selbstladefahrzeuge zum Einsatz kommen, die mit ihren 28 Rädern großes Material heben können. Diese Fahrzeuge werden hergestellt von Scheuerle Fahrzeugfabrik in Deutschland und sind jeweils 10 Meter breit, 20 Meter lang und 6 Meter hoch. Sie wiegen selbst 130 Tonnen und werden von zwei 500 kW Dieselmotoren.

Diese sogenannten ALMA-Transporter haben eine angepasste Kabine mit a SauerstoffTank für angenehmes Atmen in der dünnen Luft in großen Höhen. Die Fahrzeuge heben die Antennen sehr genau auf ihr Fundament auf der Plattform. Das erste Fahrzeug wurde im Juli 2007 fertiggestellt und getestet.^[6]. Beide Fahrzeuge waren ALMA Betriebsunterstützungseinrichtung (OSF) in Chile am 15. Februar 2008 ausgeliefert.

Am 7. Juli 2008 wurde erstmals eine Antenne mit einem ALMA-Transporter aus dem Gebäude, in dem Antennen montiert sind (der Baustelleneinrichtung) zu einer Plattform zur Durchführung von Tests (holographische Oberflächenmessungen). Die Antenne war vom nordamerikanischen Vertex-RSI-Typ.^[7]

Die ersten drei Antennen wurden im Herbst 2009 nacheinander in die Array Operations-Site transportiert. Einem Team von ALMA-Astronomen und -Technikern gelang es Ende 2009, diese Antennen in einer Höhe von mehr als 5000 Metern anzuschließen. Damit war die erste Phase der Montage abgeschlossen. Es war das erste Mal, dass drei Antennen für eine gemeinsame Beobachtung verbunden wurden, sodass das ALMA-Team Fehler korrigieren konnte, die bei Verwendung von nur zwei Antennen auftreten. Dies ebnete den Weg für hochauflösende Beobachtungen. Dieser entscheidende Schritt wurde am 22. Januar 2010 gestartet.

Antennentransport
Der 130 Tonnen schwere ALMA-Flugtransporter "Otto" bei seiner Einweihung.
Foto des Bewegens einer Antenne.
Inspektion eines Transporters.
Das Mond über die 12 Meter breite Straße nach ALMA

ALMA-Regionalzentren (ARC)

Die ALMA Regional Centers (ARCs) sind als Kommunikationspunkt zwischen den beabsichtigten Nutzern von ALMA und dem ALMA-Projekt selbst konzipiert. Die Aktivitäten verteilen sich auf die drei Regionen (Europa, Nordamerika und Ostasien). Der Europäische ARC (unter der Leitung von ESO) ist weiter in ARC-Knoten unterteilt^[8] europaweit verteilt in Bonn-Bochum-Köln (Deutschland), Bologna (Italien), Onsala (Schweden), IRAM (Grenoble, Frankreich), Leiden (Niederlande), JBCA (Manchester, England) und Ondrejov (Tschechien).

Die Hauptziele des ARC^[9] sind: die Nutzer bei der Erstellung von Beobachtungsanträgen zu unterstützen, sicherzustellen, dass Beobachtungsanträge ihre wissenschaftlichen Ziele bestmöglich erreichen, einen Helpdesk zur Einreichung von Beobachtungsanträgen und -programmen bereitzustellen, die Daten den Forschern bereitzustellen, die Pflege des ALMA-Datenarchivs, hilft bei der Kalibrierung der Daten und kommuniziert Feedback von ALMA-Benutzern.

Allegro, der niederländische ARC-Knoten

Der niederländische ARC-Knoten Allegro^[10] ist im . untergebracht Leidener Sternwarte des Universität Leiden. Der niederländische Knoten wird alle niederländischen Astronomen bei ALMA-Beobachtungen unterstützen. Allegro wird von der Niederländischen Forschungsschule für Astronomie, in der niederländische Universitäten in der Astronomie zusammenarbeiten, und von der Niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) finanziert. Allegro hat enge Verbindungen zur Stiftung astronomische Forschung in den Niederlanden (ASTRON), es Gemeinsames Institut für VLBI in Europa (JIVE) und SRON Niederländisches Institut für Weltraumforschung. Die Ingenieure von SRON sind für den Bau der Hochfrequenzempfänger (600–700 GHz) für ALMA verantwortlich, und die Unterstützung bei der Verwendung dieser Empfänger ist eine der Speerspitzen von Allegro.

Einzelheiten

Eine Nacht bei ALMA.

54 Antennen mit einem Durchmesser von 12 Metern und 12 mit einem Durchmesser von 7 Metern, auf einer Höhe von 5000 Metern auf dem Llano de Chajnantor Plateau.
Instrumente in allen atmosphärischen Fenstern zwischen 350 Mikrometer und 10 Millimeter
Konfigurationen zwischen ca. 150 Metern und 16 Kilometern möglich
Räumliche Auflösung von 10 Millibogensekunden, 10 mal besser als die Sehr großes Array (VLA) und 5-mal besser als die Hubble-Weltraumteleskop
Die Möglichkeit, Quellen von einigen Bogenminuten bis zu einigen Grad mit einer Auflösung von 1 Bogensekunde abzubilden.
Geschwindigkeitsauflösung besser als 50 Meter pro Sekunde
Schneller und flexibler als das Very Large Array (VLA)
Das größte und empfindlichste Instrument der Welt bei Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängen
Eine Empfindlichkeit, die 20 Mal besser ist als die des VLA, um Punktquellen zu erkennen.
Datenreduktionssoftware ist CASA (Common Astronomy Software Applications), ein neues Paket basierend auf AIPS

Projekthistorie

Geschichte
Datum	Aktivität
1995	Gemeinsame Tests von NRAO/ESO/NAOJ in Chile zur Standortbestimmung.
Mai 1998	Beginn der Phase 1 (Design und Entwicklung).
Juni 1999	USA und Europa-Entwurf des Memorandum of Understanding für Design & Entwicklung
Februar 2003	Endgültige Vereinbarung zwischen nordamerikanischen und europäischen Partnern, dass 50 % der Finanzierung von der ESO und 50 % von den US-amerikanischen und kanadischen Partnern bereitgestellt werden.
April 2003	Der Test des ersten Antennenprototyps beginnt in der ALMA Test Facility (ATF) in Socorro, New Mexico.
Nov. 2003	Erster Stein für ALMA in Chile.
September 2004	Ausarbeitung der Vereinbarung zwischen Nordamerika, Europa und Japan mit einer Vereinbarung, dass Japan neue Erweiterungen an ALMA liefern wird.
Oktober 2004	Eröffnung des gemeinsamen ALMA-Büros, Santiago, Chile.
September 2005	Taiwan tritt dem ALMA-Projekt in einer Partnerschaft mit Japan bei.
Juli 2006	Nordamerika, Europa und Japan passen ihre Vereinbarung zur ALMA-Erweiterung an.
April 2007	Erste Antenne wird in Chile geliefert.
Februar 2008	Ankunft der beiden ALMA-Transporter in Chile.
Juli 2008	Erster Einsatz des Transporters zum Bewegen einer Antenne.
Dezember 2008	Zulassung der ersten ALMA-Antenne.
Mai 2009	Erster Zweiantennen-Interferometrietest in der Operations Support Facility (OSF).
September 2009	Erste ALMA-Antenne bis zum Chajnantor.
November 2009	Erfolgreicher Interferometrietest mit drei Antennen am Chajnantor.