Very High Angular Resolution Science with the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）的初步规格要求碟形阵列总收集面积的25%位于距离核心180公里以上的地方，最大基线至少为3000公里。该阵列将在0.5 - 10 GHz下提供约40 - 2 mas的角分辨率，在500 MHz带宽的8小时积分中，图像灵敏度达到< 50 nJy/束。鉴于这些规格，SKA的高角分辨率组件将能够以毫弧秒尺度的角分辨率探测< 200 K的亮温。本文的目的是集中讨论SKA将促成的新的和重要的高角分辨率科学的广泛范围，并在这样做时，讨论作为SKA一部分的长基线的优点。我们强调这样一个事实，即高角分辨率要求基线大于1000公里，提供了丰富的科学案例，从天体物理学的许多领域的项目，包括重要的贡献，关键SKA科学。
2011-11-28 astro-ph.IM
High sensitivity VLBI with SKA
平方公里阵列（SKA）的目标是实现一平方公里的收集面积，它将是世界上最大的射电望远镜。这是12个国家（还有更多国家加入）之间的科学合作，将由一个天文台和位于南非和澳大利亚的两个望远镜组成。望远镜部署计划分两个阶段进行，但即使在第一阶段（SKA 1），它也将在广泛的科学目标中实现变革性科学。将SKA 1纳入全球VLBI网络（SKA-VLBI）将为SKA科学方案提供非常高的角分辨率，以期待通过全面部署望远镜（SKA 2）实现科学。本文概述了SKA天文台VLBI能力、关键操作概念，并概述了更新科学用例的必要性。
2019-03-20 astro-ph.IM
The Mid-Frequency Square Kilometre Array Phase Synchronisation System
本文介绍了中频平方公里阵列（SKA）相位同步系统的技术细节和实际实现。在四年的时间里，该系统在大城市光纤网络、南非SKA站点的长途架空光纤以及澳大利亚现有的望远镜上进行了测试，以验证其功能性能。测试表明，该系统超过1秒SKA相干损失要求2560倍，超过60秒相干损失要求239倍，超过10分钟相位漂移要求几乎5个数量级。该文件还报告了测试结果，表明该系统可以在所有要求的操作传导范围内运行，包括最大光纤链路距离、温度范围、温度梯度、相对湿度、风速、地震恢复力、电磁兼容性、频率偏移和其他操作要求。
2018-12-07 astro-ph.IM
Square Kilometre Array: a concept design for Phase 1
中低频的SKA将分两个不同的阶段构建，第一阶段是第二阶段的子集。本文件定义了SKA第1阶段（SKA_1）的主要科学目标和基线技术概念。SKA_1的主要科学目标将是研究从黑暗时代到现在的宇宙中中性氢的历史和作用，并将中子星用作基础物理的探测器。SKA_1的基线技术概念将包括一个工作频率高达450 MHz的稀疏孔径阵列，以及一个天线阵列，最初工作频率高达3 GHz，但天线表面精度能够达到10 GHz。一个相关的先进仪器计划（AIP）允许进一步开发目前正在研究的新技术。建设将在2016-2019年进行，总资本成本为3.5亿\texteuro，包括应急元素。SKA_1望远镜的成本估计目前正在由SKA项目开发办公室（SPDO）牵头进行一项更详细和彻底的成本计算工作。SKA_1的3.5亿\texteuro是一个受成本限制的上限;额外的意外开支是为了缩小项目的总体范围。SKA_1的设计预计将随着主要费用估计数，特别是两个地点的基础设施费用的改进而不断发展。SKA_1设施将在灵敏度、调查速度、图像保真度、时间分辨率和视野方面向前迈进一大步。它将开辟探索空间的新领域，并展示支撑SKA第2阶段（SKA_2）的科学和技术。
2010-08-17 astro-ph.IM
Pulsar Acceleration Searches on the GPU for the Square Kilometre Array
脉冲星加速搜索是从射电望远镜中恢复信号的方法，否则可能会由于双星系统中的轨道加速效应而丢失。下一代仪器（如平方公里阵列（SKA））将产生大量数据，需要实时加速搜索，这反过来又需要使用HPC平台。我们提出了我们的实现的傅立叶域加速搜索（FDAS）算法的图形处理器单元（GPU）的SKA的上下文中，作为天文加速实时数据处理库的一部分，目前正在开发中的牛津电子研究中心（OeRC），牛津大学。
2015-11-24 astro-ph.IM
Phase synchronisation system receiver module for the Mid-Frequency Square Kilometre Array
下一代射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）和下一代甚大阵列（ngVLA），需要通过光纤链路将精确的微波频率参考信号传输到每个碟形天线，以相干采样天文信号。这种望远镜采用相位稳定系统来抑制由链路上的环境扰动赋予参考信号的相位噪声;然而，稳定系统的带宽受到光在光纤链路上行进的往返时间的限制。在每个天线上采用锁相接收器模块（RM）来抑制往返带宽之外的残余相位噪声。SKA RM必须提供3.96 GHz输出信号，调谐范围为4 MHz，定时抖动小于100 fs。我们提出了一个RM架构，以满足这两个要求。RM的分析模型预测，当参考信号在1 Hz和2.8 GHz之间积分时，输出抖动为30 fs。建议的RM在构思时考虑了最佳实践电磁兼容性，并满足SKA碟式分度器的尺寸、重量和功率要求。由于ngVLA参考设计还包含往返相位稳定系统，因此该RM可能适用于未来的ngVLA设计。
2020-09-08 astro-ph.IM
SKA-Japan Pulsar Science with the Square Kilometre Array
平方公里阵列将以其宽视场、宽波段观测和高灵敏度彻底改变脉冲星研究，使可观测的脉冲星数量增加一个数量级以上。脉冲星不仅对中子星本身的研究很有意义，而且对它们作为探测基础物理学如广义相对论、引力波和核相互作用的工具也很有意义。本文综述了SKA-Japan脉冲星科学工作组的主要工作，包括银河系中心超大质量黑洞的修正引力理论研究、宇宙弦和双超大质量黑洞的引力波探测、利用巨射电脉冲研究银河系附近等离子体的物理状态，利用脉冲星对确定银河系的磁场结构。
2016-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Spectral performance of Square Kilometre Array Antennas II: Calibration performance
我们测试了两个原型平方公里阵列（SKA）SKA 1-低对数周期偶极天线，SKALA 2和SKALA 3（“SKA对数周期天线”）的带通平滑性能，以及Murchison宽场阵列（MWA）前体望远镜的电流偶极。在本文中，我们将天线连接到低噪声放大器（LNA）时的输出复值电压响应称为偶极带通。在论文I（de Lera Acedo et al. 2017）中，使用数值电磁模拟估计了为SKA 1-Low开发的对数周期天线的带通频谱响应，并使用低阶多项式拟合进行了分析，并将其与HERA天线进行了延迟频谱度量比较。在这项工作中，SKA 1-低仪器，包括频率相关的主波束和阵列配置的现实模拟，使用加权最小二乘多项式估计，以评估原型天线的能力，以执行SKA再电离时代（EoR）的统计实验。这项工作补充了Trott & Wayth（2016）中为拟议的EoR科学实验计算的理想估计器容差，实现了最佳和标准估计（校准）程序的性能。在较高频率下有足够的天空校准模型，所有天线的带通都足够平滑，以满足Trott & Wayth（2016）中描述的公差，以执行EoR统计实验，这些主要受到足够的天空校准模型和校准数据中的热噪声水平的限制。在宇宙黎明（CD）的频率上，SKA作为第一批能够获得更高红移的下一代望远镜之一，MWA偶极子和SKALA 3天线具有足够的性能，而SKALA 2的设计将阻碍探索这个时代的能力。
2017-05-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Spacecraft Tracking Applications of the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）是下一代射电望远镜，由于其大口径（约1平方公里）和先进的仪器，具有极高的灵敏度。它将涵盖广泛的观测波段，包括用于跟踪深空飞行任务和与深空飞行任务通信的波段。虽然航天器跟踪不是确定SKA技术规格的主要应用，但该设施可在跟踪深空空间探测器方面发挥作用，作为“专用”深空跟踪网络的后备。本文介绍了SKA作为深空跟踪设施的可能应用，以及SKA各种概念的主要相关技术指标。在2004年9月7日至9日在德国达姆施塔特举行的欧空局欧洲空间业务中心第三次空间应用跟踪、遥测和指挥系统国际讲习班上作了介绍。在过去的几年里，SKA的概念已经发展到一个更高的细节化水平，目前正处于实施阶段。本介绍中的一些具体考虑不再符合SKA项目的实际状况。然而，SKA应用于行星际航天器通信和跟踪的总体概念仍然是热门话题，这里介绍的一些方法仍然对未来的深空飞行任务有意义。
2020-02-24 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
The Square Kilometre Array Epoch of Reionisation and Cosmic Dawn Experiment
平方公里阵列（SKA）再电离时代和宇宙黎明（EoR/CD）实验旨在探索宇宙最初10亿年中电离辐射的结构和产生的增长。在这里，我描述的实验计划为未来的低频组件的天文台，正在进行的工作，以定义，设计和执行这些程序。
2018-01-17 astro-ph.IM
Pulsar Science with the SKA
平方公里阵列（SKA）的灵敏度将足以发现银河系中所有射向地球的恒星。已经在初步部署，SKA第一阶段，它将在脉冲星科学方面取得重大进展。在这些会议记录中，我简要概述了SKA是什么，并描述了它的脉冲星搜索和计时能力。
2017-11-06 astro-ph.IM
The Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）是下一代射电望远镜，将解决天体物理学，物理学和天体生物学中的基本问题。国际科学界已经制定了一系列关键科学计划：（1）走出黑暗时代和再电离时代，（2）星系演化，宇宙学和暗能量，（3）宇宙磁场的起源和演化，（4）使用脉冲星和黑洞的强场引力测试，以及（5）生命/天体生物学的摇篮。此外，还有一种“探索未知”的设计理念，其目标是保持设计尽可能灵活，以允许未来的发现。SKA的一个重大挑战和机遇是获得比传统射电望远镜更宽的视场。鉴于本次会议对宇宙磁学和星系演化的广泛覆盖，我强调了一些扩大视野将为其他关键科学计划带来的机会。
2009-10-04 astro-ph.IM
Cosmic Magnetism with the Square Kilometre Array and its Pathfinders
平方公里阵列（SKA）的五个关键科学项目之一是“宇宙磁场的起源和演变”，其中无线电偏振测量将用于揭示宇宙磁体的样子以及它们在不断演变的宇宙中扮演的角色。许多正在建造的SKA原型也将磁场和偏振测量作为关键科学领域。在这里，我回顾了创新的新的旋光和法拉第旋转实验与即将到来的设施，如ASKAP，LOFAR，ATA，EVLA，并最终SKA的前景。利用这些望远镜进行的灵敏的宽场偏振巡天将为银河系、附近星系和星团以及高红移宇宙的磁场提供一个引人注目的新视角。
2009-01-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
All-Digital Wideband Space-Frequency Beamforming for the SKA Aperture Array
在本文中，我们考虑的问题，最佳的多域实时波束形成和高精度的波束方向图定位应用于非常大的宽带阵列天线，特别是平方公里阵列（SKA）孔径阵列天线。我们提出了一种新的宽带空间频率波束形成和波束控制的结构，最大限度地提高了宇宙信号在阵列工作频率范围内的可探测性。
2010-08-24 astro-ph.IM
Lunar detection of ultra-high-energy cosmic rays and neutrinos with the Square Kilometre Array
自然界中能量最高的粒子--超高能（UHE）宇宙射线的起源至今仍是个谜。其中只有能量最高的宇宙射线具有足够小的角偏转，可用于定向研究，而且它们的通量非常低，即使是3,000平方公里的皮埃尔·俄歇探测器每年也只能记录到大约30条这样能量的宇宙射线。一种提供更大孔径的方法是使用月球Askaryan技术，其中地面射电望远镜搜索宇宙射线与月球表面相互作用时产生的纳秒无线电闪光。该技术对UHE中微子也很敏感，UHE中微子可能是在早期宇宙的拓扑缺陷衰变中产生的。利用现有射电望远镜进行的观测表明，这种技术在技术上是可行的，并确定了所需的程序：应实时搜索无线电信号中的脉冲，补偿电离层色散并滤除局部无线电干扰，并将候选事件存储起来供日后分析。对于平方公里阵列（SKA），这需要形成多个捆绑阵列波束，具有高时间分辨率，覆盖月球，使用SKA 1-LOW或SKA 1-MID。凭借其巨大的收集面积和宽带宽，SKA将能够使用可见的月球表面-数百万平方公里-作为探测器来探测UHE宇宙射线的已知通量，为这些极其罕见的粒子提供足够的探测，以解决其起源之谜。
2014-12-19 astro-ph.IM
Science Pipelines for the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）将是有史以来建造的最大的射电望远镜，也是已知宇宙中最大的大数据项目。该项目的第一阶段每年将产生大约5泽字节的数据。SKA的一项关键任务将是它处理科学数据的能力，这需要通过科学管道进行。结合LOFAR多频快照巡天（MSSS）的偏振数据，我们一直在开发一个类似SKA的科学管道，可以处理LOFAR在150 MHz下生成的大量数据。该管道使用基于任务的并行性来成像，检测源，并在整个LOFAR天空中执行法拉第断层扫描。因此，该项目为促进SKA望远镜的技术发展提供了一个独特的机会，同时也使尖端的科学成果成为可能。在本文中，我们提供了目前努力开发科学管道的最新情况，该管道可以对宇宙的磁化大尺度结构进行严格约束。
2018-11-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Spanish Square Kilometre Array White Book
平方公里阵列（SKA）被称为革命性的天体物理学的基本上所有领域。SKA的收集面积约为1平方公里，将成为一个变革性的仪器，其科学潜力将超越天文学家的兴趣。其技术挑战和巨大的成本需要多国共同努力，欧洲已经认识到这一点，将SKA列入了欧洲研究结构战略论坛（ESFRI）的路线图。西班牙SKA白皮书是来自40个不同研究中心的120名天文学家协调努力的结果。这本书显示了西班牙天文学界对SKA的巨大科学兴趣，如果西班牙加入SKA项目，西班牙研究人员将对SKA进行最佳科学利用。
2015-06-17 astro-ph.IM
Square Kilometre Array key science: a progressive retrospective
我总结了在平方公里阵列第一阶段研讨会上提出的科学驱动因素：“用平方公里阵列推进天体物理学”。我从最初的关键科学计划的历史角度构建：“科学与平方公里阵列”，并考虑自2004年以来天体物理学的进展。然后，我提出了我的“记分卡”的主要科学驱动程序提出的科学工作组，并进一步发展的白皮书和演示文稿在会议上，假设一个保守的高频率为3GHz。SKA第一阶段的科学案例是令人信服的，具有正确的杀手级应用组合（例如，射电天文学（英语：Radioastronomy），21厘米宇宙学（英语：21 cm cosmology），基础射电天文学（英语：fundamental radioastronomy）。宇宙磁性，重子循环，高能现象），以及高风险高回报的“改变游戏规则”计划（例如，快速射电暴、BAO强度测绘、SETI）。会议上提出了一个强有力的理由，即波段5（4至15千兆赫），特别是在行星形成和外星生物学领域。这种能力吸引了快速增长的系外行星社区，并使大多数关键科学领域取得了根本性的突破。实时数据龙头的情况下，允许远程观察也很强。最终，来自SKA的最伟大的发现可能更加丰富，超越了解释。
2014-08-22 astro-ph.IM
Current New Zealand Activities in Radio Astronomy: Building Capacity in Engineering & Science for the Square Kilometre Array
我们介绍了新西兰在射电天文学和无线电工程领域的最新进展，特别关注其他地方没有报道的贡献，这些贡献希望直接或间接地有助于新西兰参与国际平方公里阵列（SKA）项目。我们讨论的SKA项目在新西兰的地位，特别是新西兰平方公里阵列研究和发展财团的活动。
2010-02-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Magnetism Science with the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）将回答有关宇宙中磁场的起源、演化、性质和影响的基本问题。磁场可以照亮和影响各种各样的现象，如恒星形成、星系动力学、快速射电暴、活动星系核、大尺度结构和暗物质湮灭。SKA的筹备工作正在全球范围内迅速进行，该社区正在利用一套强大的国际SKA探路者和先驱望远镜的数据在宇宙磁学领域取得巨大的观测进展。在这方面的贡献，我们重新审视社区计划的磁性研究使用SKA，鉴于这些最近的快速发展。我们特别关注新射电望远镜仪器产生的影响，从而推进我们对SKA磁性科学关键领域的理解，以及处理和解释数据所需的新技术。我们讨论这些最新的发展背景下的最终科学目标的SKA时代。
2020-06-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
Synthetic Observations with the Square Kilometre Array (SKA) -- development towards an end-to-end pipeline
探测来自宇宙黎明和再电离时代的中性氢的红移21厘米信号是现代观测宇宙学的最后前沿之一。固有的微弱信号使其容易受到天体物理前景和仪器系统学等几个来源的污染。尽管如此，最近取得的进展将结合起来，使信号检测与即将到来的平方公里阵列（SKA），无论是统计和通过断层扫描。本文介绍了一个本地开发的端到端的管道，模拟敏感的干涉观测。主要介绍了干涉仪对\hi检测的要求。在其目前的形式，它可以模拟现实的点源前景和系统的影响-校准误差和位置误差对21厘米的观测。在校准误差和位置误差为0.01%的情况下，验证了该流水线的性能.它的性能在望远镜、前景和信号模型中是一致的。在最初阶段，模拟管道的重点是EoR科学。但是，由于这是一个通用的干涉仿真管道，它将有助于整个SKA用户社区，无论科学目标。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Frequency Reference Stability and Coherence Loss in Radio Astronomy Interferometers Application to the SKA
平方公里天线阵（SKA）作为射电天文干涉仪，其频率基准的稳定性要求是由频率基准的不稳定性引起的相干损失的最大可接受程度。本文分析了射电天文台阵频率基准不稳定性的表征与相干损失之间的关系。从阿伦偏差给出的不稳定性特性的相干损失的计算进行了审查。一些实际的方面和局限性进行了分析。
2018-01-16 astro-ph.IM
French SKA White Book - The French Community towards the Square Kilometre Array
“平方公里阵列”（SKA）是一个大型国际射电望远镜项目，其特点正如其名称所示，总收集面积约为1平方公里，由几个干涉仪阵列组成，以公制和厘米波长进行观测。SKA的部署将分两个连续阶段在南非和澳大利亚的两个地点进行。从第一阶段开始，SKA将成为人类有史以来部署的最强大的科学机器之一，在数据吞吐量和所需的计算能力方面也是迄今为止最令人印象深刻的。在来自40个研究机构和6家私营公司的近200名作者的参与下，这份法国SKA白皮书的出版表明了法国天文学界对SKA项目的强烈参与，以及大数据，高性能计算，能源生产和存储以及系统集成领域的主要科学和技术参与者的迅速增长。
2018-03-28 astro-ph.IM
Measurements of the Cosmological Evolution of Magnetic Fields with the Square Kilometre Array
我们研究了平方公里阵列（SKA）通过背景偏振源的法拉第旋转测量星系团中磁场的潜力。[...]我们发现大约10%的天空被明显的河外法拉第屏覆盖。大部分的旋转测量值在10到100 rad/m/m之间。我们认为，集群中心应该有高达约5000拉德/米/米。我们表明，建议的中频孔径阵列的SKA以及SKA碟形阵列的最低频段是非常适合于这些旋转测量值的大部分进行测量，通常需要一个信号噪声为10。我们计算的源形成一个网格的目的，测量前景旋转措施的间距：它达到了100小时SKA观测每个字段的间距为36弧秒。我们还计算了星系团背景RM测量的统计量。我们发现，SKA的第一阶段将允许我们采取堆叠实验高红移（>1），并提供改进的磁场结构测量个别附近的集群。完整的SKA孔径阵列将能够对每个星系团具有超过100个背景源的星系团进行非常详细的磁场结构测量，最多红移为0.5，并且对于附近的星系团，每个星系团具有超过1000个背景源，并且对于未来高红移星系团中电子密度测量的合理假设，可以将磁场演化的幂律指数限制为如果团簇中的磁场遵循B ~（1+z）^m，则比dm=0.4更好。
2009-09-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Pathway to the Square Kilometre Array - The German White Paper -
平方公里阵列（SKA）是有史以来计划中最雄心勃勃的射电望远镜。SKA的收集面积约为1平方公里，在灵敏度和观测速度方面远远优于现有的所有无线电设施。SKA承诺的科学能力及其技术挑战为跨学科研究，技术转让以及大学，研究中心和行业之间的合作提供了理想的基础。射电领域的SKA和光学波段的欧洲超大望远镜（E-ELT）都在欧洲研究结构战略论坛（ESFRI）的路线图上，并被认为是欧洲天文学研究的重要设施。这份“白皮书”概述了德国在SKA项目中的科学和研发利益，并将为未来的资金申请提供基础，以确保德国参与平方公里阵列。
2013-01-16 astro-ph.IM physics.ins-det
Searching for Extraterrestrial Intelligence with the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）的巨大收集区域，由敏感的接收器，灵活的数字电子设备和增加的计算能力所控制，可以允许对先进的外星智能（SETI）进行最敏感和最详尽的搜索技术产生的无线电发射。例如，SKA 1-MID将能够探测与地面高功率雷达大致类似的源（例如，航路监视或弹道导弹预警雷达，EIRP（EIRP =等效各向同性辐射功率，~10^17 erg sec^-1）在10 pc的时间内不到15分钟，而使用一个适度的四波束SETI观测系统，可以在一分钟内，在主波束范围内的每颗恒星上搜寻大约100秒差距的射电辐射，以获得与阿雷西博行星雷达（EIRP ~2 x 10^20 erg sec^-1）相当的射电辐射。用于SETI搜索的SKA信号检测系统的灵活性将允许采用新的算法，这些算法将提供比以前搜索的更广泛的信号类型的灵敏度。在这里，我们讨论了无线电SETI的天体生物学和天体物理学动机，并描述了SKA的技术能力将如何探索无线电SETI参数空间。我们详细介绍了几个可以想象的SETI实验计划的所有组成部分的SKA 1，包括搜索，主要用户，有针对性的和调查计划，并项目的增强，他们可能与SKA 2。我们还讨论了这些计划的目标选择标准，以及在卫星观测的情况下，如何利用其他主要观测者的各种用例来充分利用SETI。
2014-12-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Sub-kilometre scale ionospheric studies at the SKA-Low site, using MWA extended baselines
SKA雄心勃勃的科学目标需要具有匹配能力，以校准作为时间、频率和位置函数的仪器和大气传播贡献。开发新的校准算法来满足这些要求是一个活跃的研究领域。在这项工作中{我们的目标是表征}这些，侧重于电离层效应的空间和时间结构尺度，最终，这些提供了设计最佳校准策略的指导方针。我们在SKA-Low将建造的地点使用经验电离层测量，使用MWA第2阶段扩展基线观测和基于台站的低频大气切除并行（LEAP）校准算法。我们已经做到了这一点，通过直接回归分析的电离层屏幕和形成完整的和去趋势的结构功能。我们发现，50%的屏幕在>0.6km的尺度上显示出显著的非线性结构，在>2km的尺度上占主导地位，1%的屏幕显示出显著的亚分钟时间变化，前提是有足够的灵敏度。即使在中等灵敏度和基线长度的MWA，非线性校正需要在88 MHz在温和的天气和154 MHz在恶劣的天气，或高信噪比测量。因此，我们预测，改进将来自MWA第2阶段观测中的高阶散焦效应的校正，以及MWA第3阶段的新发展。由于灵敏度的巨大飞跃，对复杂电离层结构的校正将是SKA-Low上成像和捆绑阵列波束形成的强制性要求。
2022-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Square Kilometre Array station configuration using two-stage beamforming
平方公里阵列的最低频段（70 - 450 MHz）将由稀疏孔径阵列组成，这些阵列按地理位置划分为小块或台站。来自每个站中的数千个天线的信号将被波束成形以产生形成中央相关器的输入的站波束。台站内的两阶段波束成形可以减少低SKA信号处理负荷和成本，但以前没有对射电天文学阵列中现在青睐的不规则台站布局进行过探索。本文说明了两个阶段波束形成的旁瓣和有效面积的影响，两个代表性的站布局（规则和不规则的网格瓦片上的不规则的站）。性能进行了比较，与单级，不规则的站。内部旁瓣电平在布局之间没有显著变化，但是更远的旁瓣受到瓦片布局的影响;规则瓦片产生漫射但规则的栅瓣。对于非常稀疏的阵列，站有效面积在布局之间相似。在较低的频率下，规则瓦片显著地减小了有效面积，因此灵敏度降低。两阶段不规则测站的有效面积最大，但它需要比其他两种布局更大的测站范围。虽然有两个阶段的波束成形站的成本效益，我们得出结论，更准确的站建模，和SKA低配置规格，需要在设计完成之前。
2012-11-21 astro-ph.IM
From SKA to SKAO: Early Progress in the SKAO Construction
平方公里阵列望远镜经过多年的前期建设工作，最近开始了建设阶段。新的SKA天文台（SKAO）政府间组织已经成立，并且已经开始建设（$\mathrm{T_0}$）。在这次演讲中，我们总结了我们的设施的建设进度，以及敏捷软件开发和开源合作，特别是我们基于TANGO的控制系统的开发所发挥的作用。
2021-10-26 astro-ph.IM cs.SE
Fundamental Physics with the Square Kilometre Array
平方公里阵列（SKA）是一个计划中的大型射电干涉仪，设计用于在宽频率范围内工作，灵敏度和测量速度比任何现有射电望远镜都高一个数量级。SKA将涉及天文学中的许多重要课题，从行星形成到遥远的星系。然而，在这项工作中，我们认为SKA的角度来看，作为一个设施，研究物理。我们回顾了SKA有望对我们对基础物理学的理解做出重大贡献的四个领域：宇宙黎明和再电离;引力和引力辐射;宇宙学和暗能量;以及暗物质和天体粒子物理学。这些讨论表明，SKA将是一台壮观的物理机器，它将在物质，能量和时空方面提供许多新的突破和新的见解。
2019-10-23 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Advancing extragalactic spectral line studies with the Square Kilometre Array Observatory
Keele University（基尔大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；University Catholic of Lyon（里昂天主教大学）；Curtin University（科廷大学）
概述平方公里阵列天文台（SKAO）在河外谱线研究方面的科学潜力，介绍其对各类谱线研究的推动作用及带来的新探测可能，如探测高红移首个分子等。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Mid Frequency Aperture Array Architectural Design Document
平方公里阵列（SKA）是下一代射电望远镜。孔径阵列（AA）被认为是SKA-2的频率高达1.4 GHz（SKA-1使用AA高达350 MHz）。本文介绍了这种中频孔径阵列（MFAA）元件的设计考虑，以及符合SKA-2系统要求的可能系统架构，将高灵敏度与卓越的测量速度相结合。已将体系结构分析提交给MFAA元素的系统需求评审。
2020-08-11 astro-ph.IM
The lunar Askaryan technique with the Square Kilometre Array
月球阿斯卡里安技术是一种研究最高能量的宇宙射线及其预测的对应物--超高能中微子的方法。通过用射电望远镜观测月球，并寻找高能粒子在月球外层相互作用时发出的特有的纳秒级Askaryan脉冲，可见的月球表面可用作探测区域。之前在帕克斯、戈德斯通、卡利亚津、韦斯特博克、ATCA、洛弗尔、LOFAR和VLA进行的几次实验已经开发出了必要的技术来寻找这些脉冲，但是现有的仪器缺乏必要的灵敏度来探测来自如此远距离的已知宇宙射线通量。这将随着SKA的出现而改变。平方公里阵列（SKA）将成为世界上最强大的射电望远镜。在未来十年内将在南部非洲、澳大利亚和新西兰建造，它将在关键的100 MHz到几GHz频段上具有无与伦比的灵敏度。我们介绍了一个计划中的实验，使用SKA观察最高能量的宇宙射线，并可能，中微子。将提供估计的事件率，以及预测的能量和方向分辨率。将讨论SKA第一阶段方向性研究的前景，以及充分利用这一强大工具所需克服的主要技术挑战。最后，我们展示了SKA的第二阶段如何大幅增加在最高能量下检测到的宇宙射线数量，从而为它们的光谱和起源提供新的见解。
2016-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Astronomical verification of a stabilized frequency reference transfer system for the Square Kilometre Array
为了满足其尖端的科学目标，平方公里阵列（SKA）望远镜需要高精度的频率参考分配到其每个天线。频率参考通过光纤链路分布，并且必须主动稳定以补偿由链路上的环境扰动施加在信号上的相位噪声。SKA的工程要求要求任何建议的频率参考分配系统都要在“天文验证”试验中得到证明。我们提出的稳定的频率参考传输系统SKA-mid天文验证的结果。澳大利亚望远镜紧凑阵列的双接收器结构被用来从数据中减去天空信号的相位噪声，从而可以直接比较使用标准频率基准进行的观测的相位噪声，以及通过77公里光纤电缆传输的稳定频率基准传输系统。本文给出了在5GHz和25 GHz下用于天体校准观测的稳频基准传递系统的分数频率稳定度和相位漂移的结果。这些观察加上额外的实验室结果的传输信号的稳定性超过166公里的城市光纤链路被用来表明，稳定的传输系统在测试中超过所有SKA相位稳定性的要求，在广泛的观测条件下。此外，我们已经表明，替代参考传播系统，使用多个合成器提供参考信号的子部分的阵列可能会限制望远镜的成像能力。
2017-04-28 astro-ph.IM physics.ins-det
A Square Kilometre Array Pulsar Census
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；Curtin University（科廷大学）；Université d’Orléans（奥尔良大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institute of Space Sciences (CSIC-ICE)（空间科学研究所（CSIC-ICE））；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究研究所（IEEC））；ASTRON, the Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
SKA通过全天空盲搜将发现约10000个慢脉冲星和800个毫秒脉冲星，为中子星物理和引力波天文学提供关键数据。
2025-12-18 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Source Finding in Linear Polarization for LOFAR, and SKA Predecessor Surveys, using Faraday Moments
线性极化数据的最佳寻源策略是一个尚未解决的问题，极化观测的技术挑战性带来了许多抑制因素。这种算法对于平方公里阵列（SKA）探路者调查至关重要，例如使用低频阵列（LOFAR）的多频快照天空调查（MSSS），因为数据量足够大，无法进行人工检查。我们提出了一种新的战略'法拉第矩'的源查找线偏振LOFAR，使用的时刻的频率依赖的全斯托克斯数据（即平均值，标准差，偏度，和过剩峰度）。通过对天空的模拟，我们发现矩可以识别偏振源，具有很高的完整性：在信噪比为5时为98.5%。虽然该方法的可靠性较低，但旋转测量（RM）合成可以应用于每个候选源，以过滤掉仪器和虚假检测。这一综合战略将产生一个完整和可靠的极化源目录，其中包括观测带宽的全部灵敏度。我们发现，该技术可以减少RM合成需要执行的像素数的一个因素的$\approx1\times10^{5}$与现代射电望远镜预期的源分布。通过对LOFAR数据的测试，我们发现该技术在漫射辐射存在的情况下是有效的。这种方法的扩展直接适用于其他即将到来的无线电调查，如宇宙磁力极化巡天（POSSUM）与澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）和SKA本身。
2017-11-13 astro-ph.IM
Science Opportunities and Challenges Associated with SKA Big Data
即将到来的平方公里阵列（SKA）射电望远镜将成为最大的天文观测设施，预计将在自然科学的主要领域带来革命性的变化。这些革命性的变化有助于我们回答有关宇宙起源、生命、宇宙磁场、引力的本质等基本问题，并帮助我们寻找地外文明。SKA前所未有的强大功能，其特点是极高的灵敏度，宽视场，超快的测量速度和超高的时间，空间，频率分辨率，这确保了SKA将在未来的射电天文学中处于领先地位;这将伴随着大量的EB级观测数据。SKA级数据的传输、存储、读取、写入、计算、管理和归档以及SKA科学产品的发布对信息通信技术（ICT）领域提出了严峻的挑战。中国SKA科学团队将与信息、通信和计算机行业合作，共同应对SKA大数据带来的挑战，不仅促进重大原创性科学发现，而且将所获得的技术成果应用于刺激国民经济。
2019-01-23 astro-ph.IM
Spectral performance of SKA Log-periodic Antennas I: Mitigating spectral artefacts in SKA1-LOW 21-cm cosmology experiments
本文是一系列论文中的第一篇，描述了天线仪器人工制品对平方公里阵列望远镜（SKA）低频仪器（SKA 1-LOW）进行的21厘米宇宙学实验的影响，即，宇宙黎明（CD）和再电离时代（EoR）。使用数值电磁模拟分析了SKA 1-LOW正在开发的当前对数周期天线的通带响应的平滑度。使用本地定义的低阶多项式表征频率范围内的幅度变化，以研究仪器校准和CD/EoR Science中通带平滑度的影响。2015年9月，在西澳大利亚Murchison射电天文台SKA站点的测试活动中，提供了一种解决方案，以纠正在60 MHz处发现的快速纹波，对望远镜的性能和设计产生轻微影响。与氢时代的再电离阵列天线的比较也表明了潜在的使用SKA 1-LOW天线的延迟频谱技术来检测EoR。
2017-04-10 astro-ph.IM
An Overview of the SKA Science Analysis Pipeline
完成后，平方公里阵列（SKA）将具有前所未有的图像生成速度。虽然前几代望远镜依靠人类的专业知识从图像中提取科学上有趣的信息，但数据的庞大数据量现在将使这变得不切实际。此外，数据累积的速率将不允许传统的成像产品被无限期地存储以供以后检查，这意味着在伪实时中丢弃不感兴趣的数据是非常必要的。在这里，我们概述了正在开发的SKA科学分析管道的组成部分，以产生一系列数据产品，包括连续图像，光谱立方体和法拉第深度光谱。我们讨论了一个计划，自动提取这些产品的价值，并丢弃科学无趣的数据。因此，这条管道预计将提高科学生产力，并提供减少数据档案大小的可能性，从而节省大量资金。
2016-01-16 astro-ph.IM
From Local to Remote: VisIVO Visual Analytics in the Era of the Square Kilometre Array
针对SKA时代海量数据挑战，本文介绍VisIVO可视化分析工具从本地向远程客户端-服务器架构的演进，以利用HPC集群并行处理大规模数据集。
2025-03-31 astro-ph.IM
Status and progress of China SKA Regional Centre prototype
平方公里阵列（SKA）项目包括由SKA天文台（SKAO）建造的两个最大的射电望远镜阵列，SKAO是一个政府间组织，汇集了来自世界各地的国家，中国是主要成员国之一。处理、分发、管理和使用SKA望远镜产生的大量数据所需的计算资源太大，SKAO无法自行管理。为了应对这一挑战，SKAO正在与国际社会合作，建立一个共享、分布式数据、计算和联网能力，称为SKA区域中心联盟。在这种模式下，SKAO将得到分布在世界各地的SKA区域中心（SRC）的全球网络的支持，以建立一个端到端的科学数据系统，为天文学家提供高质量的科学产品。SRC对SKA数据进行深度处理、科学分析和长期存储，并提供用户支持。中国一直积极参与和推动供应链的建设。本文介绍了全球SRC网络的国际合作和正在进行的原型设计，中国SRC的建设计划，并详细描述了中国SRC原型。本文还介绍了利用中国SRC原型资源完成的SKA前驱望远镜和探路者望远镜的科学应用实例。最后对中国SRC的发展前景进行了展望。
2022-09-30 astro-ph.IM
EMBRACE@Nancay: An Ultra Wide Field of View Prototype for the SKA
随着射电天文学密集相控阵的发展，无线电接收技术正在发生革命。这项技术可以提供非常大的视野，同时以高角分辨率对天空进行采样。这种仪器的视场超过100平方度，非常适合进行快速的全天空调查，例如“强度映射”实验，以测量宇宙学红移下HI质量分布中重子声振荡的签名。使用这种技术建造的SKA将能够进行十亿个星系的调查。我将非常简要地介绍无线电干涉测量，以及平方公里阵列项目的概述。随后将介绍EMBRACE原型，并讨论结果和未来计划。
2015-05-04 astro-ph.IM
Unveiling the Microhertz Gravitational-Wave Sky with the Square Kilometre Array Observatory
Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；DAMTP, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Institut de Fisica d'Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学与技术研究院高能物理研究所）；Department of Physics, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校物理系）
本文研究利用平方公里阵列天文台（SKAO）对毫秒脉冲星双星的高精度计时，通过探测共振引力波扰动，在微赫兹频段搜索引力波，并证明SKAO能实现前所未有的灵敏度，有望探测该频段的大质量黑洞双星。
2026-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching for Fast Radio Transients with SKA Phase 1
平方公里阵列（SKA）为低成本搜索快速无线电瞬变提供了极好的机会。与其他射电望远镜相比，SKA的灵敏度和视场都有所增加，这将使其成为寻找高能量密度事件脉冲发射的理想仪器。我们提出了一个高层次的搜索用例，并提出每单位成本的事件率作为一个品质因数，以比较射电望远镜阵列的瞬态调查策略，我们使用每波束形成和搜索的事件率作为此措施的一阶近似。关键结果是，天线信号的非相干（相位不敏感）组合实现了每波束的最高事件率，并且50-100 MHz的处理带宽足以用于SKA阶段1的河外搜索;使用全部可用带宽的事件率增益很小。更大的系统灵活性将使更有效的搜索，但不需要推动顶级系统的要求超出那些已经提出的SKA。最合适的搜索策略取决于观测到的天空方向和源的数量;对于SKA第一阶段，低频孔径阵列往往对河外搜索更有效，而碟形天线对散射增宽的方向更有效，例如在银河平面附近。
2011-09-05 astro-ph.IM
The Engineering Development Array 2: design, performance and lessons from an SKA-Low prototype station
我们提出了工程开发阵列2，这是两个仪器之一，作为未来平方公里阵列低频阵列的第二代原型站。该阵列由256个双极化偶极天线组成，可以作为相控阵或独立干涉仪工作。我们描述了阵列的设计和上一代仪器的设计变更细节，以及变更的动机。使用该阵列作为成像干涉仪，我们测量的阵列在五个频率范围从70到320 MHz的灵敏度。
2021-12-02 astro-ph.IM
The SKA Particle Array Prototype: The First Particle Detector at the Murchison Radio-astronomy Observatory
我们报告的设计，部署，并从闪烁探测器部署在默奇森射电天文台（MRO）的第一个结果。该探测器是一个更大阵列-平方公里阵列粒子阵列的原型，计划利用Murchison宽场阵列和平方公里阵列的低频部分对宇宙射线进行无线电探测。原型设计受到MRO无线电发射的严格限制，并确保在沙漠环境中的生存能力。使用11月的数据。2018年至2月2019年，我们在考虑温度波动影响的同时表征了探测器响应，并校准了原型探测器对贯穿μ子的灵敏度。这验证了在MRO进行宇宙线探测的可行性。然后，我们估计所需的参数的计划阵列的8个这样的探测器被用来触发无线电观测的默奇森宽场阵列。
2020-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Canada and the SKA from 2020-2030
这份为2020年加拿大长期规划进程（LRP 2020）提交的白皮书介绍了加拿大和平方公里阵列（SKA）从2020年到2030年的前景，重点关注计划在下一个十年开始建设的项目（SKA 1）的第一阶段。SKA 1将在我们对宇宙的理解方面取得变革性的进展，加拿大人准备在几个领域发挥领导作用。加拿大的关键SKA技术将确保资本投资的良好回报，以及强大的科学回报，使加拿大天文学在2030年以后的未来机会中处于有利地位。因此，我们主张加拿大通过参与SKA 1的建设和运营阶段，从2020年至2030年继续参与SKA的科学和技术工作。
2019-11-08 astro-ph.IM
Scaling performance of the SAGECal calibration package: from LOFAR to SKA
在这个十年里，平方公里阵列（SKA）将进行首次观测。建造碟形天线、天线、微波炉和基础设施的准备工作正在顺利进行。与此同时，在若干层面上开发了用于处理SKA观测数据的软件。在更基本的层面上，有望远镜监测和控制系统，也有相关器软件。最重要的是，为了提供科学就绪的数据产品，需要软件管道来缓解射频干扰（RFI）、求平均值、校准和成像。在这里，我们重点介绍SAGECal校准包，特别是获取校准溶液所需的时间。这是一个重要的方面，因为这个软件包现在用于LOFAR的再电离时代（EoR）关键科学项目，但也必须在SKA1 LOW上最佳运行。就用于观测的台站数量而言，这相当于增加了10倍，从51个增加到512个。因此，如果频率通道的数量保持不变，则存储观测所需的磁盘空间将增加100倍。在本文中，我们调查的缩放行为的SAGECal，其运行时应理想地线性扩展与站的数量。我们还解释了SAGECal内部的算法，并使用它们来解释其缩放行为。
2020-10-30 astro-ph.IM
A Cyber Infrastructure for the SKA Telescope Manager
平方公里阵列望远镜管理员（SKATM）将负责协助SKA运营和观测管理，进行系统诊断，并从SKA子系统和组件收集监控数据。为了提供足够的计算资源、可扩展性、操作连续性和高可用性，以及严格的服务质量，TM网络基础设施（体现在本地基础设施- LINFRA中）由COTS硬件和基础设施软件组成（举例来说：服务器监控软件、主机操作系统、虚拟化软件、设备固件），提供量身定制的基础设施即服务（IaaS）和平台即服务（PaaS）解决方案。TM基础设施以计算能力、软件定义的网络、电力、存储抽象以及高级、最先进的IaaS和PaaS管理接口的形式提供服务。该网络平台将针对两个SKA第一阶段望远镜（南非的SKA_MID和澳大利亚的SKA_LOW）实例中的每一个进行定制，每个实例都提供不同的计算和存储基础设施，并根据位置进行调整。这个网络平台将提供一个计算模型，使TM能够管理其多个组件（观察调度器，提案提交工具，M&C组件，取证工具和几个数据库等）的部署和执行。从这个意义上说，TM LINFRA主要侧重于提供隔离的实例，主要采用虚拟化技术，而如果由于性能，安全性，可用性或其他要求而特别需要，则默认为裸硬件。
2016-07-08 astro-ph.IM
SAT.STFR.FRQ (UWA) Detail Design Report (MID)
平方公里阵列（SKA）项目是一项国际努力，旨在建造世界上最灵敏的射电望远镜，在50 MHz至14 GHz频率范围内工作。SKA的建设分为几个阶段，第一阶段（SKA 1）占望远镜接收能力的前10%。在SKA 1期间，将在西澳大利亚建造一个由10万多个单独的偶极天线单元组成的低频孔径阵列（LFAA）（SKA 1-LOW），而将在南非建造一个由197个抛物面接收器天线组成的阵列（SKA 1-MID），其中包括64个MeerKAT接收器。射电望远镜阵列，如SKA，需要相位相干的参考信号被发送到阵列中的每个天线站点。在SKA的情况下，这些参考信号在中心站点产生，并通过长达175公里的光纤电缆传输到天线站点。环境扰动影响光纤的光路长度，并使在天线处接收的参考信号的相稳定性降级，这具有减小数据的保真度和动态范围的最终效果。考虑到长光纤距离和相对高频率的传输参考信号的组合，SKA需要采用主动稳定的频率传输技术来抑制光纤链路噪声，以保持整个阵列的相位相干性。
2018-07-30 astro-ph.IM
Intrinsic Cross Polarization Ratio maps from all-sky observations with the SKA-Low prototype station Aperture Array Verification System 2
本文利用AAVS2全天观测数据生成SKA-Low原型站的固有交叉极化比图，在三个频点上与模拟结果定量对比，验证其极化纯度满足规格要求，为SKA-Low早期科学调试提供经验方法。
2025-06-04 astro-ph.IM
SAT.STFR.FRQ (UWA) Detail Design Report (LOW)
平方公里阵列（SKA）项目是一项国际努力，旨在建造世界上最灵敏的射电望远镜，在50 MHz至14 GHz频率范围内工作。SKA的建设分为几个阶段，第一阶段（SKA 1）占望远镜接收能力的前10%。在SKA 1期间，将在西澳大利亚建造一个由10万多个单独的偶极天线单元组成的低频孔径阵列（LFAA）（SKA 1-LOW），而将在南非建造一个由197个抛物面接收器天线组成的阵列（SKA 1-MID），其中包括64个MeerKAT接收器。射电望远镜阵列，如SKA，需要相位相干的参考信号被发送到阵列中的每个天线站点。在SKA的情况下，这些参考信号在中心站点产生，并通过长达175公里的光纤电缆传输到天线站点。环境扰动影响光纤的光路长度，并使在天线处接收的参考信号的相稳定性降级，这具有减小数据的保真度和动态范围的最终效果。考虑到长光纤距离和相对高频率的传输参考信号的组合，SKA需要采用主动稳定的频率传输技术来抑制光纤链路噪声，以保持整个阵列的相位相干性。
2018-08-13 astro-ph.IM
MID-Radio Telescope, Single Pixel Feed Packages for the Square Kilometre Array: An Overview
平方公里阵列（SKA）项目是一项国际努力，旨在建造世界上最大的射电望远镜，使科学具有前所未有的细节和调查速度。该项目跨越十多年，目前已处于成熟阶段，准备进入建设和整合阶段。在完全部署状态下，MID望远镜由安装在卡鲁沙漠（南非）无线电静默区的150公里直径的偏置格里高利天线阵列组成。每个天线都配备了三个馈电组件，通过馈电步进平台精确定位在副反射器焦点上。总的观测带宽（0.35-15.4GHz）被划分为七个频段。频段1（0.35-1.05GHz）和频段2（0.95-1.76GHz）作为单独的馈电封装实现。其余五个条带（条带3、4、5a、5 b和6）合并在一个饲料包装中。最初只安装频段5a（4.6-8.5GHz）和频段5 b（8.3-15.4GHz）。本文概述了每个馈源包的设计、测试和集成的最新进展，以及项目和科学目标、时间轴和建设路径。
2020-11-05 astro-ph.IM
Tackling the Unique Challenges of Low-frequency Solar Polarimetry with the Square Kilometre Array Low Precursor: Pipeline Implementation
日冕的磁场决定了日冕的动力学和结构。然而，测量日冕磁场是极其困难的。长期以来，低频射电辐射的偏振被认为是少数几种有效的中高日冕磁场观测手段之一。然而，这种排放的极端内在可变性，大多数现有仪器（直到最近）捕获它的能力有限，以及所涉及的技术挑战都导致其使用受到严重限制。无线电日冕磁描记术所需的高动态范围分光偏振快照成像能力现在已经触手可及。这是由Murchison Widefield Array（MWA），平方公里阵列（SKA）前体，以及我们的无监督和强大的偏振校准和成像软件管道的数据融合实现的，该软件管道专用于使用射电太阳紧凑阵列自动成像程序（P-AIRCARS）的太阳偏振测量。在这里，我们提出了P-AIRCARS的架构和实现细节。虽然P-AIRCARS的当前实现被调谐到MWA，但算法本身可以容易地适应未来的阵列，例如SKA 1-Low。我们希望并期待P-AIRCARS将通过MWA等仪器实现令人兴奋的新科学，并鼓励在更大的太阳物理学界更广泛地使用无线电成像。
2023-02-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
