The key science drivers for the Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST)
Mark Booth, Pamela Klaassen, Claudia Cicone, Tony Mroczkowski, Sven Wedemeyer, Kazunori Akiyama, Geoffrey Bower, Martin A. Cordiner, Luca Di Mascolo, Doug Johns… 展开作者
Mark Booth, Pamela Klaassen, Claudia Cicone, Tony Mroczkowski, Sven Wedemeyer, Kazunori Akiyama, Geoffrey Bower, Martin A. Cordiner, Luca Di Mascolo, Doug Johnstone, Eelco van Kampen, Minju M. Lee, Daizhong Liu, John Orlowski-Scherer, Amélie Saintonge, Matthew Smith, Alexander E. Thelen
备注：
12 pages, Conference proceedings paper for the 2024 SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation meeting
亚毫米和毫米波长提供了对宇宙的独特视角，从充满并环绕星系的气体和尘埃，到我们太阳的色球层。目前的单天线设施展示了最明亮（亚）毫米源的诱人景象，干涉仪也提供了分析小视场细节所需的极高分辨率，但仍有许多悬而未决的问题无法用现有设施解答：所有的重子在哪里？结构如何与其环境相互作用？时变的（亚）毫米天空是什么样？为了在这些及其他问题上取得重大进展，现在需要一种能够从空间、光谱和时间维度快速绘制天空的设施，这只能由高吞吐量的单天线天文台实现。目前正在进行这项新设施的广泛设计研究。本文重点关注关键科学驱动力及其对天文台提出的要求。作为一台50m单天线望远镜，拥有1-2°视场，Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST) 的优势在于大视场、高度多路复用的仪器以及对微弱大尺度结构敏感的科学领域。AtLAST旨在成为一个可持续、可升级、多用途的设施，相比现有和计划中的望远镜，其灵敏度和测绘速度将提升数个数量级。
英文摘要：
Sub-mm and mm wavelengths provide a unique view of the Universe, from the gas and dust that fills and surrounds galaxies to the chromosphere of our own Sun. Current single-dish facilities have presented a tantalising view of the brightest (sub-)mm sources, and interferometers have provided the exquisite resolution necessary to analyse the details in small fields, but there are still many open questions that cannot be answered with current facilities: Where are all the baryons? How do structures interact with their environments? What does the time-varying (sub-)mm sky look like? In order to make major advances on these questions and others, what is needed now is a facility capable of rapidly mapping the sky spatially, spectrally, and temporally, which can only be done by a high throughput, single-dish observatory. An extensive design study for this new facility is currently being undertaken. In this paper, we focus on the key science drivers and the requirements they place on the observatory. As a 50m single dish telescope with a 1-2° field of view, the strength of the Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST) is in science where a large field of view, highly multiplexed instrumentation and sensitivity to faint large-scale structure is important. AtLAST aims to be a sustainable, upgradeable, multipurpose facility that will deliver orders of magnitude increases in sensitivity and mapping speeds over current and planned telescopes.
The Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST): enabling large-scale sub-mm science beyond 2030
Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo（奥斯陆大学理论天体物理研究所）；Institute of Space Sciences (ICE-CSIC)（空间科学研究所（ICE-CSIC））；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院（IEEC））；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利群岛天体物理研究所（IAC））；Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna（拉古纳大学天体物理学系）；European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台（ESO））；OHB Digital Connect（OHB数字连接公司）；Department of Technology Systems, University of Oslo（奥斯陆大学技术系统系）；MPIfR（马克斯·普朗克射电天文研究所）；UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh（英国天体技术中心，爱丁堡皇家天文台）；IPARCOS-UCM, Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学IPARCOS研究中心）；Department of EEC Engineering, University of Pretoria（比勒陀利亚大学电气工程与电子工程系）；University of Tokyo（东京大学）；INAF Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）；Nagoya University（名古屋大学）；Rosseland Centre for Solar Physics, University of Oslo（奥斯陆大学罗斯兰太阳物理中心）；ESO（欧洲南方天文台）；ICREA（加泰罗尼亚卓越研究奖计划）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、AIM）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
Expanding the Horizon of Black Hole Imaging with AtLAST
Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；MSSL, University College London（伦敦大学学院太空与气候物理研究所）；Yamaguchi University（山口大学）；Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）；Nagoya City University（名古屋市立大学）；Massachusetts Institute of Technology Haystack Observatory（麻省理工学院海斯塔克观测站）；Niigata University（新潟大学）；Instituto de Astrofísica de Andalucía, IAA-CSIC（安达卢西亚天体物理研究所）；University of Lancashire（兰开夏大学）
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（英语：Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array，简称ALMA）是一个国际射电望远镜，位于智利北部的阿塔卡马沙漠。ALMA位于海拔5000米的干燥场地上，在仪器波长范围为0.3至10毫米的范围内具有良好的大气传输能力。其中一个是多达64个直径为12米的天线，可以在150米到15公里的范围内以多种模式重新配置。第二个阵列由一组四个12米和十二个7米天线组成，在直径约50米的两个紧密排列的配置中的一个中工作。该仪器将提供关于太阳系、银河系和附近高红移宇宙中原子、分子和电离气体和尘埃的干涉和总功率天文信息。在本文中，我们概述了ALMA的科学驱动因素，技术挑战和计划进展。
The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Band-1 Receiver
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）频段1接收机覆盖35-50 GHz频段。原型接收机，包括关键部件和子系统的开发已经完成，并对两套原型接收机进行了全面测试。我们将提供ALMA Band 1科学目标的概述，以及在ALMA上使用的要求和设计。本文还将讨论接收机的发展现状，并将讨论完全组装的频段1接收机系统的基础设施、集成和评估。最后，将讨论所遇到的技术和管理挑战。
Simulation-based dynamic pointing analysis of AtLAST under wind loading and fast-scan conditions
OHB Digital Connect（OHB数字连接）；Institute of Space Sciences (ICE-CSIC)（空间科学研究所（ICE-CSIC））；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院（IEEC））；Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo（奥斯陆大学理论天体物理研究所）
Characterization of sensitivity and responses of a 2-element prototype wavefront sensor for millimeter-wave adaptive optics attached to the Nobeyama 45 m telescope
我们报告的结果的原型波前传感器的性能表征毫米自适应光学（MAO）安装在Nobeyama 45米射电望远镜。微弧氧化是实现未来大口径亚毫米波望远镜的关键部件，如大型亚毫米波望远镜（LST）或阿塔卡玛大口径亚毫米波望远镜（AtLAST）。然而，微弧氧化的困难在于，在孔径上以~10 μ m的精度实时感测波前变形。我们的波前传感器工作在20 GHz的测量主镜表面的某个位置到放置20 GHz相干接收器的焦点之间的无线电路径长度。与2元件的原型，我们采样的两个位置上的主镜表面（在半径为5米和16米）在10 Hz的采样率。然后，通过对两个光路进行微分，得到两个位置之间的多余光程长度（EPL）。EPL的功率谱密度示出三个分量：低频漂移（1/f^n）、振荡和白噪声。比较了不同风况下的EPL测量结果，发现前两种现象可能是由望远镜结构的风荷载引起的。白噪声的功率对应于EPL测量中8 μ m的1西格玛统计误差。8 um r.m.s.对于LST和AtLAST所需的镜面精度（~20-40 μ m r.m.s.）而言是重要的，这表明，我们的技术也是有用的，为未来的大口径亚毫米望远镜。
CCAT: The Prime-Cam Instrument for the Fred Young Submillimeter Telescope -- Overview and Status
Duke University（杜克大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Universidad Diego Portales（迭戈·波特莱斯大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Universität Bonn（波恩大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Dalhousie University（达尔豪斯大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Queen’s University（女王大学）；NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics（NRC赫茨伯格天体物理学研究所）；University of Victoria（维多利亚大学）；Cornell Center for Astrophysics and Planetary Sciences, Cornell University（康奈尔大学天体物理学与行星科学中心）；University of Cologne（科隆大学）
