Lofar-telescoop krijgt grote upgrade

Het bestuur van de Internationale Lofar-telescoop (ILT) heeft upgrade goedgekeurd van alle 52 stations plus 2 extra stations en reserveonderdelen. Een totale investering van 10 miljoen euro gaat naar bestellingen bij de Nederlandse bedrijven Neways, Major Electronics, Variass en Batenburg Industriële Elektronica.

De ILT bestaat uit verschillende stations met tientallen lage en hoge band antennes (LBA en HBA) en is momenteel de grootste radiotelescoop ter wereld die werkt op de laagste frequenties die vanaf de aarde kunnen worden waargenomen. Tienduizenden antennes observeren gezamenlijk het heelal in een samenwerking tussen Nederland (38 stations), Duitsland (zes stations), Polen (drie stations), Frankrijk, Ierland, Letland, Zweden en het Verenigd Koninkrijk (elk één station), met binnenkort nieuwe stations in Italië en Bulgarije.

Ten tijde van de bouw bood het systeem de mogelijkheid om op elk moment met ofwel de LBA- ofwel de HBA-antennes te observeren (de LBA-antennes observeren op een frequentie variërend van 10 tot 80 MHz; de HBA-antennes observeren op een frequentie variërend van 110 tot 240 MHz). Dankzij de Lofar 2.0-upgrade kan de telescoop straks alle LBA- en HBA-antennes tegelijk gebruiken, waardoor het gezichtsveld en de gevoeligheid van de stations worden vergroot. Een nieuwe digitaal processing board zal de bestaande boards vervangen om de grotere hoeveelheid gegevens te kunnen verwerken. Tenslotte zal bij de Nederlandse stations het gedistribueerde klokkensysteem worden vervangen door een centraal kloksignaal dat via een White Rabbit optische-vezelnetwerk wordt gedistribueerd.

De meeste hardware vervaardigd door Nederlandse bedrijven

Een belangrijk onderdeel van de upgrade is een hardware-upgrade van alle stations. Het grootste deel van deze hardware-upgrades zal worden besteld bij de Nederlandse bedrijven Neways (Leeuwarden), Major Electronics (Hoogeveen), Variass (Veendam) en Batenburg Industriële Elektronica (Neede).

Neways zal de nieuwe digitale processing boards UniBoard produceren. Dit board maakt gebruik van de nieuwste generatie FPGA’s (Field-Programmable Gate Arrays) en maakt de radiotelescoop geschikt om meer gegevens te verwerken en dit ook sneller te doen. Het Uniboard vormt het hart van de Lofar 2.0-telescoop en voert zeer complexe processen uit.

Major Electronics gaat drie modules produceren: de CCD (Cabinet Clock Distribution) Module, de LMP (Lofar Mid-Plane) printplaat en de APSPU (Antenna Processing Subrack Power Unit) Module. Dit nieuwe systeem vereist ook een meer dan gemiddelde kwaliteit van de Printed Circuit Board Assemblies (PCBA’s). Daarom zal het nieuwste AOI-apparaat (Automated Optical Inspection) worden gebruikt om elke PCBA te controleren op de kwaliteit van de onderdelenassemblage. Bovendien zullen deze PCBA’s uitgebreid worden getest voordat ze definitief worden geïnstalleerd en in gebruik genomen. Voor Major Electronics is de vervaardiging van deze PCBA’s een kans om te laten zien dat zelfs gecompliceerde modules door een lokale fabrikant kunnen worden geproduceerd. Door gebruik te maken van hightech SMD (Surface Mount Device) machines en Selective Wave Soldering techniek zal de kwaliteit van deze modules zo hoog mogelijk zijn.

Variass zal de 6000 ontvanger-modules (RCU2) vervaardigen. De LBA- en HBA-antennes hebben elk een ander type ontvanger: respectievelijk RCU2L en RCU2H. De RCU’s versterken de antennesignalen en stellen astronomen in staat specifieke frequentiebereiken te selecteren. Na de versterking en filtering van het analoge signaal wordt het signaal gedigitaliseerd door de analoog-digitaalomzetter (ADC) en naar het Uniboard² gestuurd voor verdere signaalverwerking via de LMP-module. Elke RCU2-module verwerkt afzonderlijk drie antennesignalen.

Batenburg is verantwoordelijk voor de fabricage van 200 APSCT-modules (Antenna Processor Subrack Clock distribution and Translator). Deze modules distribueren de zeer nauwkeurige en stabiele stationsklok naar de verschillende modules binnen het stationssubrack.

De productie en levering van de modules wordt eind 2023 verwacht en zal ook in de eerste helft van 2024 plaatsvinden.