FAN (Focal Array at Nançay) - R&D sur les réseaux de capteurs au foyer du radiotélescope - Observatoire de Paris
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FAN (Focal Array at Nançay)
R&D sur les réseaux de capteurs au foyer du radiotélescope
1. Nançay & le NRT
2. Justification
3. Présentation FAN
JM.Martin, J.Pezzani on behalf the FAN collaboration team (Observatoire de Paris,
CEA/IRFU Saclay, IN2P3/LAL Orsay) – Meudon Bellevue 2011/01/14
La station de Nançay - USR 704 du CNRS. - OSUC, 'Observatoire des sciences de l'Univers en région Centre' + collaboration avec PRISME (Orléans, Bourges) Station d'observation : - radiotélescope de Nançay (NRT) - Radiohéliographe - Réseau décametrique - station LOFAR - CODALEMA : Détection radio des gerbes cosmiques (ANR 2006-2008, + financement de la région Pays de Loire, PI SUBATECH/IN2P3 Nantes). Instrumentation Projects : - Préparation of 'Square Kilometre Array' (SKA) : FP6/SKADS (SKA Design Study, 2006-2009, EMBRACE), FP7/prepSKA (2008-2012, AAVP), ANR 2011. - LOFAR Super Station, ANR 2009-2012, PI M.Tagger, LPC2E. - FAN 'Focal Array at Nançay' - Améliorations d'instruments (au NRT et ailleurs)
The Nançay radio astronomy station
The Nançay radio astronomy station
The Nançay decimetric
Radio telescope (NRT)
Instrument méridien :
- miroir mobile 200m x 40m
- miroir fixe 300m x 35m
- chariot focal permettant de
suivre une source pendant 1h à
=0° ( > -39°)
- 1.06-3.5 GHz
Projets en cours :
- nouveau spectromètre (carte
Berkeley+GPU, Borsenberger,
Martin, Colom et al.)
- dédisperseur cohérent@512MHz
(carte Berkeley+GPUs, Cognard
et al.)
- mise au point et tests de divers
backends (Uniboard, cartes LAL
Situation en évolution : besoin de faire et CEA, R.Weber et al.)
le point sur les projets scientifiques et - LASCAR bis. (USN,F2R, Bourges)
techniques. - FAN
FAN: buts scientifiques
BAO: Etude de l'énergie noire, test d'une méthode statistique
Transients: RRATS etc...: pulsars FERMI et autres sources
variables (recherche/boîte d'erreur FERMI).
Cartographies: Comètes, vents stellaires et leurs interactions
avec le milieu interstellaire.
Collaboration avec: CEA/SPP, IN2P3-CNRS/LAL, Prisme+LPC2E,
Observatoire de Paris (USN, GEPI, LESIA)
FAN: buts techniques
R&D: 'Phased Array Feeds' (les antennes en réseau au foyer).
Tirer partie des caractéristiques hors-axe, du miroir sphérique et du
grand F/D. Etude et tests de systèmes d'acquisitions prototypes
etc... Démarche en cours : NRT pathfinder vers le SKA.
Future du NRT:un grand nombre de lobes (100?)
Interacting * winds
Ep Aqr
On-going NRT KP: - Detailed
Le Bertre, Gérard 2004
study of the mass-loss history on 106
years for ~50 red giants.
- Interaction between stellar winds and
ISM.
- ~30h/map.
In project: HI around massive stars,
Size : 1°
and stars in formation.
Extended tail of Mira. UV +HI/VLA
Matthews et al. 2008
NRT
Scientific aims
DARK ENERGY STUDY
4 complementary methods:
● distant Supernovae monitoring,
● Cluster of Galaxies detection,
● Weak lensing and
● acoustic baryonic oscillations.
Acoustic waves in primordial plasma. At redshift~1100, decoupling between matter
and photons: overdensities imprinted on baryonic matter with a fixed radius of 150 Mpc.
This 150 Mpc rule is detectable IN 3D.
First observation of acoustic peak in SDSS
(peak at ~150Mpc detected, for 50000 galaxies
at moderate redshift ~ 0.35)
→ constraints on geometry of Universe.
Intensity mapping: gala-
xies unresolved.
Simulation with NRT for
~100 beams, Tsys=50K:
(From C.Yèches, CEA/Saclay et al.)
FAN description technique(1) Basé sur 3 tuiles SKADS à 64 antennes élémentaires o 192 éléments vivaldi (3 tuiles EMBRACE) o 192 LNAs (RFIC conçu à Nancay) o sommation analogique 8x2 = 12 sorties digitales o installé au foyer (f/D=1.4 and 8.1)
FAN description technique (2)
ADC + Stratix bloc Input analog
channels (4)
ADC + Stratix bloc
Optical digital
outputs (2)
Control USB port
FPGA
o ADC 8bits - 500MS/s
Pixel sum-
mation
USN
LAL/SPPPremieres observations
Les 4 pixels du milieu, avec le transit de la radiosource Virgo A.
Planning 2011
MILESTONE GOAL CALENDAR
2010 2011
Dec Jan Feb Mar Apr May June Jul Aug Sept Oct Nov
1 1. Compare FAN & FORT
2 2.1 Obtain best G, Tsys
2 2.2 Assesment of cal (stability)
3 3.1 Observe radio sources
3 3.2 RFI mitigation study (*)
3 3.3 Outreach
To be added: 4 4.1 Uniboard tests: LAL dev.
To be added: 4 4.2 Uniboard tests: with FAN
(*): Student training period.
Etude antenne : stage 2 mois 2011 (XLIM), demande de bourse de thèse soumise.From C.Jackson, prepSKA conf. Manchester Oct. 2010
International context (2)
Fan : pathfinder towards SKA – AND multibeam for the NRT
Matches
AIP/post
prepSKA
FAN1→ FAN2?
end 2011 2012-15
2016: AIP
Apertif, etc decision
Op. 2012?
FANtimeline20101214 PAFSKA SKA-1
(2010-2015) (2016-2021)
2010
2012
2014
2016
2018
2020
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C.Jackson, prepSKA conference - Oct. 2010
À suivre...Additional slide:
Milestones for FAN-1 (2010-2011)
MILESTONE 1: comparison with NRT receiver
present receiver: F.O.R.T. Upgrade (2000) receiver. Tsys 35K, 1.5 K/Jy at 21-cm.
GOAL 1: compare FAN (non-optimized beam-forming) and F.O.R.T. receivers. S/N, beam
shape. Complex weights for instrumental calibration. Obs. strong radio sources.
MILESTONE 2: optimized beam-forming for FAN
GOAL 2.1: obtain best G, Tsys
GOAL 2.2: obtain quantitative results for the calibration stability (complex weights)
MILESTONE 3: observation of radio sources, RFI-mitigation studies
GOAL 3.1: observe radio sources at 1 pol. (various obs. modes)
GOAL 3.2: use recorded data (for each pixel) for RFI-mitigation.
GOAL 3.3: outreach.
MILESTONE 4 (post FAN-1): Definition/development/tests on a optimized/realistic
2-pol. 3-5 beams PAF with sufficient sensitivity system.FAN technical description (4) JPezzani, Nov. 2010
Scientific aims
Mapping of comets
Since 2000 (NRT-KP):
More than 50 comets monitored.
- preparation/suppot of space
observatories (Rosetta, Herschel).
Simulation Poltnikov, Colom
- Q(OH) for multi- studies.
Comets are variable sources and
need < 1 mapping.
Ex. simulation based on C/Holmes,
at distance of 1au.
MAPPING : Anisotropies/jets ;
significant improvement of the
water production rate.FAN technical description (2)
Pixel summation
o Nançay designed LNA
(first generation)
o standard 4 input com-
biners
Pixel sum-
mationValo Aspects interdisciplinaires Ouvertures à prévoir vers biologie etc. (qui ont besoin de soutien) Réseaux de compétence – faire adhérer universités Tel P. Kern
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