Submillimeter Array
سب ملی میٹر ارے (ایس ایم اے) آٹھ قطر والی ریڈیو دوربینوں پر مشتمل ہے جو سب ملی میٹر طول موج کے مشاہدات کے لیے انٹرفیرومیٹر کے طور پر ترتیب دی گئی ہیں۔ یہ پہلا مقصد سے بنایا گیا سب ملی میٹر انٹرفیرومیٹر ہے، جو پہلے سے موجود جیمز کلرک میکسویل ٹیلی اسکوپ اور کیلٹیک سب ملی میٹر آبزرویٹری (اب ڈیکومیشن شدہ) کو انٹرفیرومیٹر کے طور پر استعمال کرتے ہوئے کامیاب انٹرفیرومیٹری تجربات کے بعد بنایا گیا ہے۔ یہ تینوں آبزرویٹریز مونا کیہ آبزرویٹری، ہوائی میں واقع ہیں، اور 230 اور 345 گیگا ہرٹز بینڈ (ای ایس ایم اے، توسیعی سب ملی میٹر صف کے لیے) میں دس عنصر انٹرفیرومیٹر کے طور پر ایک ساتھ چلائے گئے ہیں۔ فی الحال استعمال ہونے والی بیس لائن کی لمبائی سے ہوتی ہے۔ اس دوربین کی حد تک قابل رسائی ریڈیو تعدد جس میں درجنوں سالماتی انواع کی گردش کی منتقلی کے ساتھ ساتھ انٹرسٹیلر دھول کے دانے سے مسلسل اخراج بھی شامل ہے۔ اگرچہ صف دن اور رات دونوں کام کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے، لیکن زیادہ تر مشاہدات رات کے وقت ہوتے ہیں جب ماحولیاتی مرحلے کا استحکام بہترین ہوتا ہے۔ ایس ایم اے مشترکہ طور پر سمتھسونین ایسٹرو فزیکل آبزرویٹری (ایس اے او) اور اکیڈمیا سینیکا انسٹی ٹیوٹ آف ایسٹرونومی اینڈ ایسٹرو فزکس (اے ایس آئی اے اے) کے ذریعے چلایا جاتا ہے۔ ایس ایم اے پروجیکٹ 1983 میں ایس اے او کے اس وقت کے نئے ڈائریکٹر ارون شاپیرو کی طرف سے برقی مقناطیسی سپیکٹرم میں اعلی ریزولوشن والے فلکیاتی آلات تیار کرنے کے ایک وسیع اقدام کے حصے کے طور پر شروع کیا گیا تھا۔ ابتدائی طور پر ڈیزائن میں چھ اینٹینا پر مشتمل ایک صف کا مطالبہ کیا گیا تھا، لیکن 1996 میں اے ایس آئی اے اے نے اس منصوبے میں شمولیت اختیار کی اور انٹرفیرومیٹر بیس لائنز کی تعداد کے قریب دوگنا ہونے کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے دو اضافی اینٹینا کی تعمیر اور ارتباط کی توسیع کے لیے مالی اعانت فراہم کی۔ صف کے لیے زیر غور سائٹس میں ایریزونا میں ماؤنٹ گراہم، قطب جنوبی کے قریب ایک مقام، اور چلی میں اٹاکاما صحرا شامل تھے، لیکن مونا کیہ کو بالآخر اس کے موجودہ بنیادی ڈھانچے، صف کی تعمیر کے لیے کافی ہموار علاقے کی دستیابی، اور صف میں جے سی ایم ٹی اور سی ایس او کو شامل کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے منتخب کیا گیا۔ 1987 میں ایس اے او کے کیمبرج مقام پر ایک رسیور لیبارٹری قائم کی گئی تھی۔ اینٹینا ویسٹ فورڈ، میساچوسٹس میں ہیسٹاک آبزرویٹری میں بنائے گئے تھے، جزوی طور پر جدا کیے گئے اور پورے امریکہ میں ٹرک کیے گئے، پھر سمندر کے ذریعے ہوائی بھیجے گئے۔ اینٹینا کو موونا کیہ سمٹ سائٹ پر ایک بڑے ہینگر میں دوبارہ جمع کیا گیا۔ ایس ایم اے کو وقف کیا گیا اور اس نے 22 نومبر 2003 کو سرکاری کارروائیاں شروع کیں۔ ایس ایم اے ماؤنا کیہ کی چوٹی سے تقریبا 140 میٹر نیچے سنڈر کونز پو پولیاہو اور پو ہوکی کے درمیان سیڈل کے بالکل شمال مغرب میں بنایا گیا تھا۔ ریڈیو انٹرفیرومیٹر کے لیے ایک بارہماسی مسئلہ، خاص طور پر جن میں اینٹینا کی ایک چھوٹی سی تعداد ہوتی ہے، وہ ہے جہاں بہترین ترکیبی تصاویر تیار کرنے کے لیے اینٹینا کو ایک دوسرے کے مقابلے میں رکھا جانا چاہیے۔ 1996 میں ایرک کیٹو نے ایس ایم اے کے لیے اس مسئلے کا مطالعہ کیا۔ انہوں نے پایا کہ مقامی تعدد کا سب سے یکساں نمونہ، اور اس طرح سب سے صاف (سب سے کم سائیڈلوب) پوائنٹ اسپریڈ فنکشن اس وقت حاصل کیا گیا جب اینٹینا کو ریولیکس مثلث کی شکل میں ترتیب دیا گیا۔ اس مطالعے کی وجہ سے، جن پیڈوں پر ایس ایم اے اینٹینا رکھے جا سکتے ہیں، انہیں چار ریولیکس ٹرینگلز بنانے کے لیے ترتیب دیا گیا تھا، جس میں سب سے مشرقی پیڈ چاروں مثلثوں کے لیے ایک مشترکہ کونے کی تشکیل کرتا ہے۔ تاہم ایس ایم اے سائٹ ایک لاوا کا میدان ہے جس میں بہت سی چٹانی چٹانیں اور دباؤ ہیں، اس لیے پیڈ کو بالکل بہترین پوزیشنوں میں نہیں رکھا جا سکتا تھا۔ زیادہ تر معاملات میں تمام آٹھ اینٹینا پیڈ پر تعینات کیے جاتے ہیں جو ایک ریولیکس مثلث بناتے ہیں، جس کے نتیجے میں چار ترتیبات کا نام دیا جاتا ہے، سائز میں اضافے کی ترتیب میں، ذیلی کمپیکٹ، کمپیکٹ، توسیعی اور بہت توسیع شدہ۔ اینٹینا چالوں کا شیڈول منظور شدہ مشاہداتی تجاویز کی ضروریات سے طے ہوتا ہے، لیکن تقریبا سہ ماہی شیڈول کی پیروی کرتا ہے۔ کسٹم بلٹ ٹرانسپورٹر گاڑی کا استعمال پیڈ سے اینٹینا کو اتارنے، اسے مٹی تک رسائی والی سڑکوں میں سے کسی ایک کے ساتھ چلانے اور کریوجینک ریسیورز کے لیے کولنگ سسٹم کو طاقت برقرار رکھتے ہوئے اسے نئے پیڈ پر رکھنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ ہر اینٹینا پیڈ میں ایک نالی ہوتی ہے جو اسے مرکزی عمارت سے جوڑتی ہے، جس کے ذریعے اے سی پاور کیبلز اور آپٹیکل فائبر کھینچے جاتے ہیں۔ ملٹی موڈ آپٹیکل فائبر کم بینڈوڈتھ ڈیجیٹل سگنلز، جیسے ایتھرنیٹ اور فون سروس کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ سومیٹومو ایل ٹی سی ڈی سنگل موڈ فائبر آپٹک کیبلز کا استعمال حوالہ اشاروں کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ ہیٹروڈائن ریسیورز کے لیے ایل او تیار کیا جا سکے اور اینٹینا سے آئی ایف سگنل کی واپسی ہو سکے۔ سومیٹومو ریشوں میں تھرمل توسیع کا انتہائی کم گتانک ہوتا ہے، جو کہ مونا کیہ کی سطح کے نیچے عام درجہ حرارت پر تقریبا صفر ہوتا ہے۔ یہ صف کو بند لوپ تاخیر کی پیمائش کے بغیر کام کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اینٹینا آٹھ اینٹینا میں سے ہر ایک میں 6 میٹر قطر کا بنیادی آئینہ ہوتا ہے جو 72 مشینی کاسٹ ایلومینیم پینلز سے بنا ہوتا ہے۔ مشینی ایلومینیم کو ہلکے کاربن فائبر کے متبادل پر منتخب کیا گیا تھا، اس خدشے کی وجہ سے کہ بھاری برف جمع ہونا، یا ہوا سے اڑنے والی آتش فشاں دھول، نازک کاربن فائبر پینلز کو نقصان پہنچا سکتی ہے۔ پینلز، ہر ایک تقریبا 1 میٹر چوڑا، 6 مائکرون کی درستگی کے لیے بنائے گئے تھے۔ انہیں کاربن فائبر ٹیوب بیک اپ ڈھانچے کی مدد حاصل ہے، جو ہوا سے اڑنے والے ملبے سے بچانے کے لیے ایلومینیم کے پینل سے منسلک ہے۔ پینلز کی پوزیشنوں کو ڈش کے سامنے سے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ ہوائی میں سطح کے پینلز کی ابتدائی ایڈجسٹمنٹ ایک گھومنے والے ٹیمپلیٹ کا استعمال کرتے ہوئے سروس ہینگر میں کی گئی تھی۔ اینٹینا کی تعیناتی کے بعد، سطحوں کو قریب فیلڈ ہولوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا جس میں ایس ایم اے کے سب کمپیکٹ پیڈ رنگ سے 67 میٹر اوپر سبارو بلڈنگ کے بیرونی بلی واک پر نصب ایک 232.4 جی ایچ زیڈ بیکن سورس تھا۔ پینل کی پوزیشنوں کو ہولوگرافی کے نتائج کی بنیاد پر ایڈجسٹ کیا گیا تھا، اور سطح کے معیار کو برقرار رکھنے کے لیے ہولوگرافی گائیڈڈ ایڈجسٹمنٹ کو وقتا فوقتا دہرایا جاتا ہے۔ ایڈجسٹمنٹ کے کئی دوروں کے بعد، سطح کی غلطی عام طور پر تقریبا 15 مائکرون آر ایم ایس ہوتی ہے۔ حرارتی یونٹس بنیادی آئینے پر نصب کیے جاتے ہیں، ثانوی آئینے کو سپورٹ کرنے والا کواڈروپڈ، اور خود ثانوی آئینے، تاکہ زیادہ نمی کے حالات میں برف کی تشکیل کو روکا جا سکے۔ ہر اینٹینا میں ایک کیبن ہوتا ہے جس میں اینٹینا کو کنٹرول کرنے کے لیے درکار الیکٹرانکس کے ساتھ ساتھ نیسمتھ فوکس ریسیورز بھی ہوتے ہیں۔ درجہ حرارت پر قابو پانے والا یہ کیبن تھرمل تبدیلیوں کی وجہ سے ہونے والی نشاندہی کی غلطیوں کو کم کرنے کے لیے اینٹینا کے اسٹیل ماؤنٹ کو تقریبا گھیرے ہوئے ہے۔ وصول کنندگان ایس ایم اے کرائیوجینک ایس آئی ایس ہیٹروڈائن وصول کنندگان کا استعمال کرتا ہے، ایک جھکی ہوئی نیسمتھ فوکس پر۔ تمام ریسیورز اینٹینا کیبن کے اندر ایک بڑے کروسٹیٹ میں نصب ہوتے ہیں۔ کریوسٹیٹ آٹھ رسیور اندراجات کو ایڈجسٹ کر سکتا ہے، جن میں سے ہر ایک میں ایک وصول کنندہ ہوتا ہے۔ ایک گھومنے والا تار گرڈ بیم اسپلٹر جس کے بعد ایک گھومنے والا آئینہ آنے والی تابکاری کے دو لکیری پولرائزیشنز کو رسیور کے دو اندراجات کی طرف بھیجتا ہے۔ یہ صف کو یا تو بیک وقت دو مختلف فریکوئنسی بینڈ کی واحد پولرائزیشن کا مشاہدہ کرنے کی اجازت دیتا ہے، یا حساسیت کو بہتر بنانے اور اسٹوکس پیرامیٹرز کی پیمائش کے لیے بیک وقت ایک ہی بینڈ کی دونوں پولرائزیشن کا مشاہدہ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ریسیورز بغیر کسی وقفے کے 194 سے 408 گیگا ہرٹز تک تعدد کا احاطہ کرنے کے لیے دستیاب ہیں۔ تاہم مکمل پولرائزیشن کی پیمائش صرف 230 اور 345 گیگا ہرٹز کے آس پاس کی جا سکتی ہے، جہاں ریسیورز کے جوڑوں کو ایک ہی فریکوئنسی پر ٹیون کیا جا سکتا ہے، اور ان فریکوئنسیز کے لیے مرضی کے مطابق کوارٹر ویو پلیٹس کو آپٹیکل پاتھ میں ڈالا جا سکتا ہے۔ ریسیورز ہیٹروڈائن اختلاط سے پیدا ہونے والے دونوں سائڈ بینڈز کے لیے حساس ہوتے ہیں۔ سائیڈ بینڈز کو ایل او سگنل میں 90 ڈگری مرحلے کی تبدیلیوں کے والش پیٹرن کو متعارف کروا کر الگ کیا جاتا ہے، اور اس پیٹرن کو ارتباط کے اندر ڈیموڈولیٹ کیا جاتا ہے۔ 180 ڈگری فیز تبدیلیوں کا والش پیٹرن، جو ہر اینٹینا کے لیے منفرد ہے، ایل او میں بھی متعارف کرایا جاتا ہے، تاکہ مختلف اینٹینا سے ارتباط پر پہنچنے والے آئی ایف کے درمیان کراس ٹاک کو دبایا جا سکے۔ ایس ایم اے ریسیورز کے حالیہ وائڈ بینڈ اپ ڈیٹ کی بدولت، دو ریسیورز 12 گیگا ہرٹز کی طرف سے آفسیٹ فریکوئنسیز کے ساتھ، صف بغیر کسی وقفے کے اسکائی فریکوئنسیز کے 44 گیگا ہرٹز وسیع وقفے کا مشاہدہ کر سکتی ہے۔ کوریلیٹر اصل ایس ایم اے کوریلیٹر کو آٹھ اینٹینا میں دو فعال ریسیورز میں سے ہر ایک سے فی سائیڈ بینڈ 2 گیگا ہرٹز آئی ایف بینڈوتھ کو مربوط کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا، جو 28 بیس لائنز کے لیے سپیکٹرم ڈیٹا تیار کرتا ہے۔ چونکہ اینالاگ سے ڈیجیٹل کنورٹرز کا نمونہ 208 میگاہرٹز پر لیا گیا تھا، اس لیے آئی ایف کو نمونے لینے سے پہلے 24 جزوی طور پر اوور لیپنگ "حصوں" میں تبدیل کر دیا گیا تھا، جن میں سے ہر ایک 104 میگاہرٹز چوڑا تھا۔ نمونے لینے کے بعد، اعداد و شمار کو 90 بڑے پی سی بورڈوں پر بھیجا گیا، جن میں سے ہر ایک میں 32 اے ایس آئی سی کوریلیٹر چپس تھے۔ ارتباط ایک ایکس ایف ڈیزائن تھا ؛ ڈیفالٹ ترتیب میں 28 بیس لائنز پر دو وصول کنندگان میں سے ہر ایک کے لیے 6144 لیگز کا حساب لگایا گیا تھا، اس سے پہلے کہ لیگ ڈیٹا کو سپیکٹرا میں تبدیل کرنے کے لیے ایف ایف ٹی کا اطلاق کیا جائے۔ ڈیفالٹ ترتیب میں سپیکٹرم ریزولوشن 812.5 kHz فی چینل تھا، لیکن سپیکٹرم میں کہیں اور کم ریزولوشن کی قیمت پر بعض حصوں پر سپیکٹرم ریزولوشن کو بڑھانے کے لیے ارتباط کو دوبارہ ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ ارتباط چپس کو ایم آئی ٹی ہیسٹاک میں ڈیزائن کیا گیا تھا، اور اس کی مالی اعانت پانچ اداروں نے کی تھی: ایس ایم اے، یو ایس این او، ناسا، این آر ایف اے اور جیو۔ ارتباط کار کو سی ایس او اور جے سی ایم ٹی کو صف میں شامل کرکے تیار کردہ تمام 45 بیس لائنز کو مربوط کرنے کے لیے بھی ترتیب دیا جا سکتا ہے، لیکن صرف ایک واحد رسیور فی اینٹینا کے لیے۔ 2016 میں ایس ڈبلیو اے آر ایم نامی ایک نیا ارتباط آن لائن لایا گیا، جس سے مزید کل آئی ایف بینڈوتھ کو مربوط ہونے کی اجازت ملی، جس سے صف کی حساسیت میں مسلسل ذرائع کے ساتھ ساتھ اس کی فوری سپیکٹرم کوریج میں بھی اضافہ ہوا۔ نیا ارتباط کار، ایک ایف ایکس ڈیزائن، مقصد سے بنے ارتباط کار چپس کے بجائے 4.576 جی ایچ زیڈ اینالاگ سے ڈیجیٹل کنورٹرز اور زیلنکس ورٹیکس-6 ایس ایکس 475 ٹی ایف پی جی اے کا استعمال کرتا ہے۔ ایف پی جی اے کو کولیبریشن فار ایسٹرونومی سگنل پروسیسنگ اینڈ الیکٹرانکس ریسرچ (سی اے ایس پی ای آر) کے ذریعہ تیار کردہ آر او اے سی ایچ 2 بورڈوں پر اضافی الیکٹرانکس کے ساتھ رکھا گیا ہے۔ نیا ارتباط کار صرف ایک سپیکٹرم ترتیب پر کام کرتا ہے، پورے بینڈوڈتھ میں یکساں 140 کلو ہرٹز فی چینل ریزولوشن۔ اعداد و شمار کو اس اعلی سپیکٹرم ریزولوشن پر ان منصوبوں کے لیے بھی محفوظ کیا جاتا ہے جن کے لیے صرف کم ریزولوشن کی ضرورت ہوتی ہے، تاکہ سب سے زیادہ ریزولوشن کو بعد کی تحقیق میں استعمال کے لیے آبزرویٹری کے ڈیٹا آرکائیو میں برقرار رکھا جائے۔ ارتباط کا ہر چوتھائی حصہ تمام آٹھ اینٹینا میں دو فعال ریسیورز کے لیے فی سائیڈ بینڈ 2 گیگا ہرٹز آئی ایف بینڈوتھ پر کارروائی کر سکتا ہے۔ جب دونوں ریسیورز کو ایک ہی فریکوئنسی پر ٹیون کیا جاتا ہے، تو فل اسٹوکس پولرائزیشن پیرامیٹرز کا حساب لگایا جاتا ہے۔ کچھ حد تک الجھن میں، اب مکمل ارتباط میں چھ ایس ڈبلیو اے آر ایم "کواڈرینٹ" ہیں، جو تمام بیس لائنز پر دو ریسیورز کے ہر سائیڈ بینڈ کے لیے 12 گیگا ہرٹز بینڈوتھ کو مربوط کرنے کی اجازت دیتے ہیں، جس سے 48 گیگا ہرٹز کل اسکائی فریکوئنسی کوریج کی اجازت ملتی ہے۔ ایس ڈبلیو اے آر ایم موسم گرما میں مرحلہ وار صف کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے، جس سے ایس ایم اے وی ایل بی آئی آپریشنز کے لیے واحد اینٹینا ظاہر ہوتا ہے۔ ایس ایم اے کے ساتھ سائنس ایس ایم اے ایک کثیر مقصدی آلہ ہے جسے متنوع آسمانی مظاہر کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایس ایم اے مطلق صفر سے اوپر صرف چند دسیوں کیلون کے درجہ حرارت کے ساتھ دھول اور گیس کے مشاہدات میں مہارت حاصل کرتا ہے۔ اس طرح کے درجہ حرارت والی اشیاء عام طور پر چند سو مائکرو میٹر اور چند ملی میٹر کے درمیان طول موج پر اپنی تابکاری کا بڑا حصہ خارج کرتی ہیں، جو کہ طول موج کی حد ہے جس میں ایس ایم اے مشاہدہ کر سکتا ہے۔ اشیاء کی عام طور پر مشاہدہ کردہ کلاسوں میں ہماری اپنی اور دیگر کہکشاؤں میں ستارے بنانے والے سالماتی بادل، انتہائی سرخ رنگ کی کہکشاؤں، تیار شدہ ستارے، اور کہکشاں کا مرکز شامل ہیں۔ کبھی کبھار، نظام شمسی میں اجسام، جیسے سیارے، سیارچے، دمدار ستارے اور چاند مشاہدہ کیے جاتے ہیں۔ ایس ایم اے کا استعمال یہ دریافت کرنے کے لیے کیا گیا ہے کہ پلوٹو توقع سے زیادہ ٹھنڈا ہے۔ یہ پہلی ریڈیو دوربین تھی جس نے پلوٹو اور شیرون کو الگ الگ اشیاء کے طور پر حل کیا۔ ایس ایم اے ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ کا ایک حصہ ہے، جو قریبی بڑے پیمانے پر بلیک ہولز کا مشاہدہ کرتا ہے جس کی کونیی ریزولوشن آبجیکٹ کے ایونٹ ہورائزن کے سائز سے موازنہ کرتی ہے اور جس نے بلیک ہول کی پہلی تصویر تیار کی۔ گیلری یہ بھی دیکھیں اٹاکاما لارج ملی میٹر ارے، جو فی الحال چلی میں کام کر رہا ہے حوالہ جات بیرونی روابط سب ملی میٹر ارے ویب سائٹ رابرٹ پنسکی، سب ملی میٹر ارے سمتھسونین ایسٹرو فزیکل آبزرویٹری ویب سائٹ اکیڈمیا سینیکا انسٹی ٹیوٹ آف ایسٹرونومی اور ایسٹرو فزکس ویب سائٹ ریڈیو دوربین سب ملی میٹر دوربین انٹرفیرومیٹرک دوربین ہوائی کاؤنٹی، ہوائی میں عمارتوں اور ڈھانچوں میں فلکیاتی رصد گاہیں