「コスモス-最後のフロンティア」:最速のASKAP電波望遠鏡のITインフラストラクチャについて少し

2012年、SKA組織は世界最大のスクエアキロメートルアレイ(SKA)電波望遠鏡を建設する意向を発表しました。 インストールの作業部分を2つに分割することが決定されました。1つは南アフリカに、もう1つはオーストラリアに配置されます。



このプロジェクトの一環として、ASKAP(Australian Square Kilometer Array Pathfinder)と呼ばれる低周波開口アンテナのアレイ(350 MHz〜14 GHz)がオーストラリアで作成されました。 電波干渉計の役割は、宇宙が誕生してから最初の10億年間にどのように発展したかを理解することです。 したがって、今日は電波望遠鏡のタスクと原理についてお話したいと思います。



/写真オーストラリアSKAオフィス CC



今日、オーストラリアはすでに36枚のASKAPプレートを配置しています。 この望遠鏡は、他の最新のソリューションに比べてはるかに強力です。たとえば、感度(25%)と解像度(8倍)はLOFAR電波干渉計の性能を上回ります。 さらに、彼は空を135倍速くスキャンできるようになります。 これは、衛星からのASKAP複合体の外観です。



電波望遠鏡は、宇宙からの弱い電波をキャプチャする特別なカメラを使用します。 このようなカメラは、天球のごく一部のみを「キャプチャ」できるため、空の広い領域を調査する作業が複雑になります。 そのため、ASKAP電波望遠鏡用に広視野角の革新フェーズドアレイが開発されました。 同様の技術が天文学で使用されたのはこれが初めてです。



各ラティスは、188個の互い違いのレシーバーで構成されています。 受信機の近くには、通常は弱い無線信号を増幅する低ノイズアンプがあります。 これらのコンポーネントは、各ASKAPプレートの焦点に取り付けられた密閉ケースに収納されています。



合計で、フェーズドアレイは36の個別のビームで機能し、30平方度の視野角を得ることができます。 動作中の望遠鏡は、すでに自律的な天体観測装置として機能する能力を示しています。



大量のデータは発生しません。



フェーズドアンテナアレイに到達するデータは、情報を含む実際の「消防ホース」です。 CSIROブログは、ASKAPが1秒あたり約5.2テラバイトのデータを生成することを指摘しました。 問題は、それがパースのスーパーコンピューターへのチャネル幅とそこで使用可能なディスク容量よりも大きいことです。



/写真オーストラリアSKAオフィス CC



「パークスやナラブリなどの古典的な望遠鏡を使用すると、データを収集し、永久にアーカイブして保存することができます」 システム科学者のデイビッド・マッコネルは述べています。 「これは、新しい分析方法の出現により、研究者は古いデータに戻り、繰り返し実験を行うことができることを意味します。」



ただし、これは少し異なる状況です。 データセンターは36個のアンテナからの「生の」データをあまり保存できないため、特定の変換が行われます。 科学者はデータを画像に変換し、一連の高速電子機器を介してストレージシステムに入ります。



今日、データは1秒あたり22メガバイトの速度でディスクに書き込まれます。 情報量の削減は単純に膨大です。 科学者たちは、どの画像が残す価値があり、どれがそうでないかをリアルタイムで判断できるソフトウェアを作成することを計画しています。



この量のデータを管理するために、研究者はSGI InfiniteStorageおよびSGI UV 2000テクノロジーに基づくソリューションを選択しました。SGIInfiniteStorageは、同時に100ペタバイトの情報を処理できるデータストレージおよび管理システムです。 ストレージは、SGI MAIDのエネルギー効率の高いキャッシングテクノロジーを使用して柔軟性をさらに高めます。



ハードドライブが長時間アクセスされていない場合、ハードドライブの回転を自動的に停止します。 また、40ペタバイトのテープライブラリと統合されるため、100ペタバイトの階層型ストレージ管理システム(HSM)を拡張できます。



SGI UV 2000テクノロジーに関しては、大規模なデータセットの分析と視覚化が可能です。 SGI UV 2000は、分析デバイスのコレクションとして動作し、多くの科学アプリケーションによってアクセスされるデータの前処理を実行するために使用されます。



科学者は、WALLABYプロジェクトでのASKAP望遠鏡の操作中に得られたすべての成果が、オランダ、カナダ、および米国の研究者によって使用され、より大きな電波干渉計のフェーズドアレイを開発することに注意します。 さらに、彼らは、この研究により、無線通信技術や医学物理学の分野など、他の生活圏でのフェーズドアレイの使用を見つけることが可能になることに注目しています。



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