«Космос — останній рубіж»: Для чого потрібен найшвидший радіотелескоп ASKAP

У 2012 році SKA Organisation оголосили про намір побудувати найбільший у світі радіотелескоп Square Kilometre Array (SKA). Було вирішено розділити робочу частину установки на дві: одну розмістити в ПАР, іншу — в Австралії.

В рамках цього проекту на території Австралії був створений масив низькочастотних апертурних антен (від 350 МГц до 14 ГГц), що отримав назву ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder). Завдання радиоинтерферометра — допомогти зрозуміти, як розвивалася всесвіт в перший мільярд років її існування. Тому сьогодні нам би хотілося розповісти про завдання і принципи роботи радіотелескопа.

/ фото Australian SKA Office CC

Сьогодні в Австралії вже розміщені 36 тарілок ASKAP. Це телескоп набагато більшої потужності порівняно з іншими сучасними рішеннями: наприклад, його чутливість (на 25%) і дозвіл (у 8 разів) перевищують показники радиоинтерферометра LOFAR. Більш того, він зможе сканувати небо в 135 разів швидше. Ось так выглядит комплекс ASKAP з супутника.

Радіотелескопи використовують спеціальні камери, вловлюючі слабкі радіохвилі з космосу. Такі камери здатні «захоплювати» лише невелику частину небесної сфери, що ускладнює завдання дослідження великих ділянок неба. Тому для радіотелескопа ASKAP були розроблені інноваційні фазированные решітки з широким кутом зору. Це перший випадок, коли подібна технологія була використана в астрономії.

Кожна решітка виконана з 188 приймачів, розташованих у шаховому порядку. Поряд з приймачами розташовуються малошумні підсилювачі, які посилюють зазвичай слабкі радіосигнали. Ці компоненти укриті в герметичний кейс, встановлений у фокусі кожної з тарілок ASKAP.

У загальній складності фазированные решітки можуть працювати з 36 окремими променями, дозволяючи отримати кут огляду в 30 квадратних градусів. Телескоп за час роботи вже показал свою здатність функціонувати в якості автономного астрономічного інструменту.

/ фото Australian SKA Office CC

І ось нещодавно стало известно, що ASKAP починає роботу над проектом WALLABY, який присвячений дослідженню водню в космосі. Нейтральний водень — це основна форма матерії у всесвіті.

Нейтральний водень у галактиці IC 5201. Меттью Уайтінг (Matthew Whiting), Карен Лі — Уоддэлл (Karen Lee-Waddell) і Бэрбель Корибальски (Bärbel Koribalski) / Команда WALLABY

Вивчення водневої складової — це ефективний спосіб картографування галактик, крім того, це дозволяє зрозуміти, як вони впливають один на одного, ростуть і змінюються з часом.

Занадто багато даних не буває
Дані, які надходять на фазированные антенні решітки, являють собою справжній «пожежний шланг» з інформацією. В блозі CSIRO було відзначено, що ASKAP генерує близько 5,2 терабайт даних в секунду. Проблема в тому, що це більше, ніж ширина каналу до суперкомп'ютера в місті Перт і обсяг доступного там дискового простору.

«У випадку класичних телескопів, таких як Паркс і Наррабрі, ви збираєте дані, архивируете і зберігайте «вічно», — говорит Девід Макконел (David McConnell), вчений-системолог. — Це означає, що при появі нових методологій аналізу, дослідники можуть повернутися до старих даних і провести повторні експерименти».

Однак тут трохи інша ситуація. Дата-центр не може зберігати стільки «сирих» даних, що надходять з 36 антен, тому вони зазнають певних трансформацій. Вчені перетворюють дані зображення, які надходять у СГД по ланцюжку високошвидкісний електроніки.


Сьогодні дані записуються на диск зі швидкістю 22 мегабайти в секунду. Скорочення кількості інформації просто величезна. У планах учених створити програмне забезпечення, яке дозволить в реальному часі визначати зображення, які варті того, щоб їх залишити, а які — ні.

Для управління такими об'ємами даних дослідники выбрали рішення на базі технологій SGI InfiniteStorage і SGI UV 2000. SGI InfiniteStorage — це система зберігання і управління даними, яка здатна справлятися з 100 петабайтами інформації одночасно. СГД також набуває додаткову гнучкість, використовуючи енергозберігаючу технологію кешування SGI MAID.

Вона автоматично зупиняє обертання жорстких дисків, якщо до них тривалий час не було звернень. Також це середовище інтегрується з 40-петабайтной стрічкової бібліотекою, що створює можливість розширення 100-петабайтовой системи управління ієрархічною структурою зберігання інформації (HSM).

Що стосується технології SGI UV 2000, то вона дозволяє здійснювати аналіз та візуалізацію великих склепінь даних. Працюючи як сукупність аналізують пристроїв, SGI UV 2000 використовується для проведення попередньої обробки даних, до яких звертається ряд наукових програм.

Вчені відзначають, що всі напрацювання, отримані за час роботи телескопа ASKAP над проектом WALLABY, будуть використовуватися дослідниками з Нідерландів, Канади і США для разработки фазованої решітки більш великого радиоинтерферометра. Більше того, вони зазначають, що ця робота дозволить знайти застосування фазированным гратам в інших сферах життєдіяльності, наприклад, технології бездротового зв'язку або областях медичної фізики.

P. S. Ось ще кілька матеріалів з нашого блогу:

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.