18. paket

Opis funkcionalnih lastnosti

Elektromagnetno sevanje zelo visokih energij nosi pomembne in edinstvene informacije o najbolj energijskih astrofizikalnih pojavih v vesolju. Najobčutljivejši eksperimentalni pristop v astronomiji VHE gama žarkov temelji na hkratnem zaznavanju bliskov Čerenkove svetlobe, induciranih s plazovi sekundarnih delcev, ki so nastali pri interakcijah VHE gama žarkov z atomskimi jedri atmosferskih plinov. Bliske opazujemo z več teleskopi hkrati (spoljem Čerenkovih teleskopov oziroma IACT) in iz pridobljenih slik rekonstruiramo lastnosti primarnih VHE gama žarkov. Izgradnja novega observatorija z imenom Polje Teleskopov Čerenkova oziroma Cherenkov Telescope Array (CTA), ki bo imel vsaj za red velikosti boljšo občutljivost in večji energijski obseg od dosedanjih instrumentov za detekcijo VHE fotonov, se je že pričela na La Palmi v Španiji. Zgrajen bo v okviru CTA ERIC, v katerem bo sodelovala večina evropskih držav, med njimi tudi Slovenija.

Kalorimeter observatorijev IACT je atmosfera, zato bo za doseganje načrtovanih performansov observatorija CTA ključnega pomena podrobno razumevanje in neprestani monitoring atmosferskih lastnosti, kar bo lahko zagotavljal le posebej za ta namen razvit CTA Ramanski lidar. Za doseganje nartovanih performansov observatorija CTA so bistvenega pomena izredno natančni atmosferski popravki pri meritvah lastnosti VHE γ žarkov, ki jih standardni lidarji ne omogočajo. CTA ima za doseganje zadanih fizikalnih ciljev zelo stroge zahteve do lidarskih performansov. Zahteva sistematsko negotovost pod 10% pri določanju energije, vključno z negotovostjo merjene jakosti svetlobe pri tleh na lokaciji teleskopa z negotovostjo razširjanja svetlobe v spodnjem delu atmosfere ter negotovosti v razvoju plazov sekundarnih delcev v zgornjem delu atmosfere. Negotovost pod 7-8% mora biti dosežena z uporabo atmosferske kalibracije, preostanek pa je pričakovan prispevek lastnosti teleskopa. Glavni prispevek k sistematični negotovosti izhaja iz nenatančnega poznavanja vsebnosti aerosolov in prisotnosti oblakov, ki se s časom močno spreminja, tipična časovna skala za spremembe pa je okoli deset minut. Meritve atmosferske ekstinkcije je zato treba izvajati na časovnih skalah krajših od 10 minut z natančnostjo najmanj 3% ter z visoko prostorsko ločljivostjo. Glede na tipične višine atmosferskih plazov, iz katerih bo CTA zbiral Čerenkovo svetlobo, je potrebno atmosfero karakterizirati z lidarskimi meritvami vsaj do višine 15 km. Doseg lidarja mora biti tako vsaj 30 km, da bo lahko uspešno opravljal meritve do te višine tudi pod večjimi zenitnimi koti. Tipične razsežnosti atmosferskih plazov so nekaj kilometrov, tako da mora biti ločljivost lidarja po višini vsaj reda velikosti 300 m.

K doseganju zadane stopnje natančnosti bosta ključno prispevala razvoj in implementacija naprednih metod daljinskega zaznavanja in obdelave podatkov na Univerzi v Novi Gorici, ki jo bo omogočila pridobljena raziskovalna oprema v okviru predlaganega projekta. Rezultati in meritve bodo dostopni ne le observatoriju CTA, ampak tudi raziskovalni in splošni javnosti.

Tehnični podatki

• Nd:YAG laser visoke moči – ključna optična komponenta lidarskega sistema, ki omogoča emisijo kratkih in močnih pulzov UV svetlobe pri valovni dolžini 355 nm in njeno sipanje (Rayleighovo, Mie in Ramansko) na aerosolih in molekulah v ozračju
• Transientni rekorderji – ključna elektronska oprema za ojačenje in digitalizacijo povratno sipanih signalov, ki jih v naslednji fazi shranimo in obelamo z računalniškim sistemom
• Računalniški sistem za shranjevanje in obdelavo meritev – računski strežnik z visoko procesorsko močjo in povezljivostjo preko visokopropustne (10GbE) mrežne povezave

Operativni podatki o opremi

• Šifra ARRS: ARRS-RI-ROPR-JR-Prijava-2019-34
• Predviden datum pričetka delovanja raziskovalne opreme: poleti 2021 (zaradi situacije COVID19)
• Stopnja amortizacije: 0%