IBM и гигантский радиотелескоп
Компания IBM и ASTRON (Нидерландский институт радиоастрономии) набирают ученых, которые помогут решить крупнейшую в мире задачу обработки больших данных, изучая происхождение Вселенной. Ожидается, что в течение пяти лет они будут совместно работать с информацией, полученной с помощью радиотелескопа Square Kilometre .
Центр IBM/ASTRON, в котором будут вестись исследования, расположен в голландском городе Двингелоо. Центральным элементом проекта, помимо собственно радиотелескопа, станет создание вычислительной системы экзафлопсного быстродействия.
Радиотелескопы внешне не похожи на обычные телескопы. Прежде всего размерами: диаметр обычного оптического зеркала самых больших в мире телескопов-рефлекторов составляет порядка десятка метров. Крупнейший наземный одиночный телескоп в мире – Большой Канарский – имеет зеркало диаметром 10,4 м. С небольшим отставанием от него следуют два телескопа «Кек» на Гавайях, диаметр зеркал каждого из них составляет 10 м. Создание оптических телескопов с диаметром зеркала до 30 м пока только в планах – дело это чрезвычайно сложное и дорогое. Одна из причин – высокие требования к зеркалам.
Однако диаметры радиотелескопов несопоставимо больше. Продиктовано это целым рядом факторов. Так, радиоволны несут в себе очень мало энергии (наибольшую энергию имеют гамма-лучи), вследствие чего разрешающая способность радиотелескопов – возможность раздельно воспринимать два источника излучения – очень мала. Чтобы ее увеличить, нужно увеличивать размеры самого телескопа. Устроен радиотелескоп довольно просто: он состоит из антенны и очень чувствительного приемного радиометра.
Самый большой в мире радиотелескоп расположен в Пуэрто-Рико, его чаша диаметром 305 м установлена в кратере потухшего вулкана (вращаться этот гигант не может, он сканирует небо постепенно по мере вращения земного шара). Диаметр радиотелескопа в США – порядка 110 м. Крупный радиотелескоп (диаметр чаши 70 м) построен и в украинской Евпатории (принадлежит Национальному центру управления и испытаний космических средств), и в Калязинской радиоастрономической обсерватории (64 м).
Однако, несмотря на преимущества огромных радиотелескопов, у них имеются существенные недостатки, и прежде всего ухудшение способности к приему радиосигналов в области коротких радиоволн – дециметровых и сантиметровых, так как это требует очень большой точности гравировки зеркала-чаши. Та же причина мешает созданию оптического телескопа с огромным диаметром. Так, если прием волны идет на длине 1 см, то допускаемая точность в отклонении диаметра чаши – не более 1 мм, иначе объект будет не в фокусе. Поэтому упор в создании как радиотелескопов, так и обычных оптических наземных телескопов сегодня делается не на увеличение диаметра зеркала или чаши, а на создание нескольких телескопов, работающих в связке. Для координации их совместной работы используются компьютеры. Например, комплекс в чилийской пустыне Атакама состоит из четырех 8,2-метровых оптических телескопов. Работая как единая конструкция, они дают диаметр зеркала виртуального телескопа в 16 метров.
По подобной технологии в настоящее время сооружается и радиотелескоп SKA (Square Kilometer ). Свое название он получил неспроста: виртуальная площадь телескопа должна составить квадратный километр. Элементы телескопа будут расположены в Южном полушарии: галактическое ядро, как известно, находится в созвездии Стрельца, которое лучше видно именно оттуда (кроме того, население там меньше, соответственно радиопомех тоже будет меньше). Отметим, что квадратный километр – это именно виртуальная площадь телескопа, физически же элементы разместятся на разных континентах. Основной массив телескопов предполагается разместить в Австралии и ЮАР, а отдельные элементы – в Новой Зеландии.
Стоимость проекта – порядка 1,5 млрд евро. В его реализации примут участие 20 стран, в том числе и Россия. Строительство планируется начать в 2016 году, начало наблюдений намечено на 2019 год, а выход на полную мощность – на 2024-й.
Для нормальной работы радиотелескопа потребуется прокладка по дну океана кабеля для связи его компонентов с пропускной способностью, которая будет выше всего глобального интернет-трафика в настоящий момент. Также необходимы суперкомпьютеры, совокупная производительность которых во много раз больше, чем у самых быстрых суперкомпьютеры мира. Так, самый быстрый из них (по данным на ноябрь 2012 года) –Titan – установлен в национальной лаборатории Министерства энергетики США в штате Теннесси (20 петафлопс). Необходимая же производительность суперкомпьютера для Square Kilometer должна составить более экзафлопса, ибо количество радиоантенн создаваемого радиотелескопа превысит миллион. Также по возможности этот суперкомпьютер должен быть энергетически экономичным. Создание такой машины близко к пределу для 64-битной архитектуры. Именно такую задачу и поставила перед собой компания IBM.
Опубликовано 01.05.2013