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, Нидерланды, 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.
Автор: Эмилия Кириллова
