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Front End

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El sistema de Front End de ALMA es el primer elemento en una cadena compleja de recepción, conversión, procesamiento y grabación de señales. El Front End está diseñado para captar señales de diez bandas de frecuencia diferentes.

El Front End de ALMA es de lejos superior a cualquier sistema existente. De hecho, productos derivados de los prototipos de ALMA están llevando a sensibilidades mejoradas en observatorios milimétricos y submilimétricos existentes en todo el mundo. Las unidades del Front End se componen de numerosos elementos, producidos en distintos lugares en Europa, Norteamérica, Asia Oriental y Chile.

Los Criostatos de ALMA

El elemento individual más grande del sistema Front End es el criostato con el criorefrigerador adjunto. Los criostatos contendrán los receptores, que están montados en cartridges y pueden ser instalados o reemplazados en forma relativamente fácil. La óptica caliente, las ventanas y los filtros infrarrojos correspondientes fueron entregados por el Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM, Francia). La temperatura de operación de los criostatos será extremadamente baja, 4 K (equivalente a 269 C bajo cero).

Las Bandas de los Receptores de ALMA 

En la fase inicial de operaciones, las antenas estarán equipadas con al menos cuatro bandas: Banda 3 (3mm), Banda 6 (1mm), Banda 7 (0.85mm), Banda 9 (0.45mm). Se proyecta equipar las antenas con las bandas faltantes en una etapa posterior de las operaciones de ALMA (ver abajo: 10 Bandas de Frecuencia de las antenas de ALMA).

Las especificaciones técnicas de los diversos receptores son bastante exigentes y, en el momento de su definición, eran al nivel de vanguardia o en algunos casos incluso más allá.

Los programas de desarrollo fueron exitosos, ya que los requisitos se pudieron cumplir – y en algunos casos el rendimiento es incluso mejor que lo definido en las especificaciones.

Las 10 Bandas de Frecuencia de las antenas de ALMA

Receiver Technology
To be
produced
by
Temperature (K) at any RF Frequency
Receiver Noise (K) over 80% of the RF band
Frequency Range
(GHz)
ALMA Band
HEMT
tbd
26
17
31 - 45
1
HEMT
tbd
47
30
67 - 90
2
SIS
HIA
60
37
84 - 116
3
SIS
NAOJ
82
51
125 - 163
4
SIS
OSO
105
65
162 - 211
5*
SIS
NRAO
136
83
211 - 275
6
SIS
IRAM
219
147
275 - 373
7
SIS
NAOJ
292
196
385 - 500
8
SIS
NOVA
261
175
602 - 720
9
SIS
NAOJ
344
230
787 - 950
10

tbd:
to be decided
IRAM: Institut de Radio Astronomie Millimétrique (Grenoble, France)
HIA: Herzberg Institute of Astrophysics (Victoria, Canada)
NAOJ: National Astronomical Observatory of Japan (Mitaka, Japan)
NOVA: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (Groningen, the Netherlands)
NRAO: National Radio Astronomy Observatory (Charlottesville, USA)
OSO: Onsala Space Observatory/Chalmers University (Onsala, Sweden)
* EU FP6 receivers from Onsala

 

Los Centros de Integración del Front End de ALMA

Un proyecto de construcción como ALMA, involucrando a varios socios en cuatro continentes distintos, requiere consenso en varias decisiones organizacionales y directivas referentes a la ejecución real de ciertas actividades de construcción. Se estudiaron extensamente varios escenarios diferentes para montar e integrar los componentes del Front End. Este estudio reveló que la mejor solución era un “enfoque paralelo”, instalando la mitad del Front End en Europa y la otra mitad en Norteamérica con procedimientos idénticos y paralelos. Este escenario fue preferido por consideraciones de logística, de organización y del programa. Los FEIC (Centros de Integración del Front End) paralelos fueron seleccionados basado principalmente en consideraciones de mitigación de riesgo. El FEIC Europeo está ubicado en el Rutherford Appleton Laboratory y el FEIC Norteamericano en el NRAO. Un tercer FEIC está instalado en Taiwán para realizar la integración de los ensamblajes del Front End requeridos para las antenas suministradas por el NAOJ.

Los Radiómetros de Vapor de Agua

Los Radiómetros de Vapor de Agua (WVR por su sigla en inglés) son necesarios para proveer una corrección de las fluctuaciones del vapor de agua atmosférico. El desarrollo de dos WVRs prototipo diferentes en la Universidad de Cambridge y el Observatorio Espacial de Onsala (OSO, Suecia) se ha completado y ambos se han sometido a pruebas intensivas en el Conjunto Sub-Milimétrico (SMA por su sigla en inglés) en Mauna Kea (Hawaii). El rendimiento clave de ambos prototipos satisface los requisitos. ESO ha contratado la producción de 53 unidades de WVR a una industria cualificada.