В конце июня мы писали о поломке телескопа «Хаббл» и немного неясном будущем его преемника «Джеймса Уэбба». Сегодня поговорим о целой системе телескопов, которая получила название Square Kilometre Array (SKA).

Это огромный, распределенный по поверхности Земли массив радиотелескопов, общая площадь которого должна была составить 1 км2. Спустя некоторое время после предварительной оценки проекта этот показатель решили увеличить до 5 км2. Сейчас SKA еще не работает, но должен начать функционировать в ближайшем будущем. Ну а теперь — подробнее о проекте.

Кто и зачем решил создать такой массив?
Решение о развертывании целой системы радиотелескопов на поверхности Земли было принято еще в конце прошлого века. Одна страна вряд ли может справиться с подобным проектом, поскольку он очень масштабный, дорогой и распределенный. Общая стоимость проекта составляет около 2 млрд евро, возможно, даже больше.

Участие в SKA принимают несколько государств, включая Великобританию, Австралию, Канаду, Китай, Индию, Италию, Нидер��анды, Новую Зеландию, Южную Африку, Швецию. Всего работу по созданию массива ведет целый консорциум из 20 правительственных организаций.


Благодаря своему размеру радиотелескоп сможет улавливать больше сигналов, а значит, получать гораздо больше информации, чем любой из известных радиотелескопов современности. Работает он с излучением низкочастотного спектра, которое образовалось много миллиардов лет назад. Соответственно, ученые надеются получить ответ на вопрос о событиях, последовавших после «Большого взрыва».

Достоинством радиотелескопов является то, что газопылевые облака для них прозрачны. В случае оптических телескопов это не так: огромные регионы Вселенной закрыты от оптических устройств как раз облаками пыли и газа, простирающимися на многие тысячи световых лет. А радиотелескопы могут, образно говоря, сорвать эти покровы, явив нам природу удаленных на миллионы и миллиарды световых лет объектов.

SKA будет также изучать происхождение и эволюцию галактик, искать признаки сигналов от развитых цивилизаций (ученые не теряют надежды) и новые пульсары, анализировать излучение уже известных и выполнять массу других задач. SKA примерно в 100 раз чувствительнее любого из существующих радиотелескопов и во много раз быстрее по скорости обзора неба.


Кстати, массив сможет работать и в диапазоне от 50 МГц до 14 ГГц, что открывает новые возможности в изучении Вселенной. Ученые устанавливают антенны двух типов, включая низкочастотные дипольные и метровые параболические.

Массив будет состоять из трех основных элементов, менее крупных массивов оборудования, расположенных в ЮАР, Западной Австралии и еще примерно 20 антенн, распределенных по Новой Зеландии, Ботсване, Гане, Кении, Мадагаскаре, Маврикии, Мозамбике, Намибии и Замбии.

Вот несколько важных цифр относительно SKA:

  • Общая стоимость — 2 млрд евро, включая 1,3 млрд на строительство и 0,7 млрд на пуск массива и обслуживание в первый год.
  • Массив из Южной Африки будет состоять из 197 антенн, включая 64 уже существующие MeerKAT-тарелки. Массив из Западной Австралии будет состоять из 131 072 антенн — это уже не радиотелескопы, а отдельно стоящие антенны.
  • Каждый год массив будет генерировать до 710 петабайт данных.
  • В проекте участвует 500 инженеров из 100 организаций 20 стран мира.
  • В разработку и реализацию проекта вовлечены 1000 ученых из 40 стран мира.
  • Строительство началось 1 июля 2021 года.
  • Конец строительства запланирован на 2029 год.
  • В эксплуатацию (в неполном объеме) объект будет запущен в 2024 году.
  • Срок эксплуатации — около 50 лет, возможно, больше.

Кстати, о сроке эксплуатации — теоретически такой массив может работать десятки и сотни лет, поскольку из строя он выйти не может. Если какие-то компоненты ломаются или устаревают, их можно заменить. В этом преимущество массива перед огромными тарелками радиотелескопов — например, «Аресибо», который был разрушен из-за обрывов тросов и падения подвешенной на них платформы над чашей системы.

Зеленый свет на строительство


До июня 2021 года проект массива прорабатывался теоретически. Что-то строили, но это не было масштабное строительство. А вот 29 июня 2021 года было проведено общее собрание управляющего комитета. На этом собрании решили приступить к строительству SKA уже с 1 июля 2021 года. Напомним, что с момента принятия предварительного решения о разработке такого проекта прошло 30 лет.

Строительство состоит из трех основных этапов:

  • SKA1. Первая фаза проекта, в ходе которой эффективную площадь радиотелескопа планируется довести до половины квадратного километра. Будет установлено несколько сотен «тарелок» и немногим более сотни тысяч дипольных антенн. Уже к 2022 году фрагментарный массив SKA станет самым большим радиотелескопом в мире.
  • SKA2. Расширение рабочей площади массива до 5 км2 в 2030 году.
  • SKA3. Расширение диапазона чувствительности системы до 30 ГГц.

Кто и как будет обрабатывать данные со SKA
Выше мы писали, что объем данных, ежегодно генерируемых массивом, превысит несколько сотен петабайт. Эти данные кто-то ведь должен обрабатывать, причем быстро, плюс их нужно где-то хранить.

Всем этим займется суперкомпьютерный центр Pawsey, который расположен в нескольких сотнях километров от австралийского массива. Строить этот центр начали в 2014 году, и вскоре он должен начать работу в полном объеме.


На данный момент мощности центра оцениваются в 1,8 Пфлопс, но через время центр получит суперкомпьютер в 30 раз более мощный. Это будет 50-петафлопсный Setonix. Объем СХД достигнет к моменту выхода SKA на полноценный режим работы в 60 Пбайт.


Основную работу по создания центра вели и ведут IBM и Институт радиоастрономии Нидерландов (Netherlands Institute for Radio Astronomy, ASTRON).

В качестве накопителей здесь используются преимущественно ленточные накопители, поскольку разместить петабайты данных на обычных носителях — задача более сложная. По оценке IBM, в сутки массив будет генерировать данных больше, чем вся всемирная сеть.

Главная задача здесь — хранить данные, постепенно их обрабатывая. Поэтому скорость доступа не имеет решающего значения и разработчики приняли решение использовать ленточные накопители.