В 2012 году SKA Organisation объявили о намерении построить крупнейший в мире радиотелескоп Square Kilometre Array (SKA). Было решено разделить рабочую часть установки на две: одну разместить в ЮАР, другую — в Австралии.

В рамках этого проекта на территории Австралии был создан массив низкочастотных апертурных антенн (от 350 МГц до 14 ГГц), получивший название ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder). Задача радиоинтерферометра — помочь понять, как развивалась вселенная в первый миллиард лет её существования. Поэтому сегодня нам бы хотелось рассказать о задачах и принципах работы радиотелескопа.

/ фото Australian SKA Office CC

Сегодня в Австралии уже размещены 36 тарелок ASKAP. Это телескоп гораздо большей мощности по сравнению с другими современными решениями: например, его чувствительность (на 25%) и разрешение (в 8 раз) превышают показатели радиоинтерферометра LOFAR. Более того, он сможет сканировать небо в 135 раз быстрее. Вот так выглядит комплекс ASKAP со спутника.

Радиотелескопы используют специальные камеры, ул��вливающие слабые радиоволны из космоса. Такие камеры способны «захватывать» лишь небольшую часть небесной сферы, что усложняет задачу исследования крупных участков неба. Поэтому для радиотелескопа ASKAP были разработаны инновационные фазированные решетки с широким углом зрения. Это первый случай, когда подобная технология была использована в астрономии.

Каждая решетка выполнена из 188 приемников, расположенных в шахматном порядке. Рядом с приемниками располагаются малошумные усилители, которые усиливают обычно слабые радиосигналы. Эти компоненты укрыты в герметичный кейс, установленный в фокусе каждой из тарелок ASKAP.

В общей сложности фазированные решетки могут работать с 36 отдельными лучами, позволяя получить угол обзора в 30 квадратных градусов. Телескоп за время работы уже показал свою способность функционировать в качестве автономного астрономического инструмента.

Слишком много данных не бывает


Данные, которые поступают на фазированные антенные решетки, представляют собой настоящий «пожарный шланг» с информацией. В блоге CSIRO было отмечено, что ASKAP генерирует порядка 5,2 терабайт данных в секунду. Проблема в том, что это больше, чем ширина канала до суперкомпьютера в городе Перт и объем доступного там дискового пространства.

/ фото Australian SKA Office CC

«В случае классических телескопов, таких как Паркс и Наррабри, вы собираете данные, архивируете и храните «вечно», — говорит Дэвид Макконел (David McConnell), ученый-системолог. — Это означает, что при появлении новых методологий анализа, исследователи могут вернуться к старым данным и провести повторные эксперименты».

Однако здесь немного другая ситуация. Дата-центр не может хранить столько «сырых» данных, поступающих с 36 антенн, поэтому они подвергаются определенным трансформациям. Ученые превращают данные в изображения, которые поступают в СХД по цепочке высокоскоростной электроники.

Сегодня данные пишутся на диск со скоростью 22 мегабайта в секунду. Сокращение количества информации просто огромное. В планах ученых создать программное обеспечение, которое позволит в реальном времени определять, какие изображения стоят того, чтобы их оставить, а какие — нет.

Для управления такими объемами данных исследователи выбрали решения на базе технологий SGI InfiniteStorage и SGI UV 2000. SGI InfiniteStorage — это система хранения и управления данными, которая способна справляться с 100 петабайтами информации одновременно. СХД также приобретает дополнительную гибкость, используя энергосберегающую технологию кэширования SGI MAID.

Она автоматически останавливает вращение жестких дисков, если к ним длительное время не было обращений. Также эта среда интегрируется с 40-петабайтной ленточной библиотекой, что создает возможность расширения 100-петабайтовой системы управления иерархической структурой хранения информации (HSM).

Что касается технологии SGI UV 2000, то она позволяет осуществлять анализ и визуализацию больших сводов данных. Работая как совокупность анализирующих устройств, SGI UV 2000 используется для проведения предварительной обработки данных, к которым обращается ряд научных приложений.

Ученые отмечают, что все наработки, полученные за время работы телескопа ASKAP над проектом WALLABY, будут использоваться исследователями из Нидерландов, Канады и США для разработки фазированной решетки более крупного радиоинтерферометра. Более того, они отмечают, что эта работа позволит найти применение фазированным решеткам в других сферах жизнедеятельности, например, технологиях беспроводной связи или областях медицинской физики.

P.S. Вот еще несколько материалов из нашего блога:




P.P.S. Наш свежий дайджест — все о работе с IaaS плюс примеры практических кейсов.