Världens största radioteleskop

Projektet är det största hittills inom radioastronomin, och går under namnet ”The Square Kilometer ­Array” – SKA. Det ska bli världens största radioteleskop, med en signaluppsamlingsyta motsvarande en kvadratkilometer. Det kommer att bli 50 gånger större och 100 gånger snabbare än något radioteleskop i dag. Och 10 000 gånger känsligare.

SKA ska kunna ”se” i frekvenser från 70 MHz (ungefär där vanlig FM-radio sänder) upp till 10 GHz (mobiltelefoner sänder på runt 2 GHz). Känsligheten kommer att vara sådan att om någon utomjording pratar i mobiltelefon på Neptunus kan vi höra samtalet. Och har de FM-sändningar på Sirius ska vi kunna höra dem också.

Men det är inte utomjordingar som man vill jaga med SKA, utan studera saker som de allra första stjärnorna, mörk energi och kosmiska magnetfält.

SKA kommer inte att likna ett vanligt radio­teleskop. I stället för jättelika parabolantenner av den sort som vi är vana vid att se kommer det att bestå av tusentals små radiomottagare placerade i grupper. Från ett centrum, där antennerna står tätt, kommer antenner att placeras ut längs spiralarmar med ökande avstånd. När allt är färdigt kommer antennerna att vara spridda över en hel kontinent.

Signalerna från antennerna förs via fiberoptiska kablar till en datacentral, där alltsammans bearbetas för att ge en bild av det man vill se. Det är datorn som utgör den största delen av teleskopet.

Delar av tekniken har redan provats ut i Europa. I östra Nederländerna finns teleskopet Lofar – Low Frequency Array – som bygger på samma princip. Det består av kluster av enkla radiomottagare (för samma frekvenser som FM-bandet) anslutna till en superdator vid universitetet i Groningen. Centrum ligger i Effelsberg, men armar med antennkluster sträcker sig in i Tyskland, Belgien, Frankrike och England. Och den nordligaste stationen finns i Sverige – vid Onsala utanför Kungsbacka.

Genom att databehandla interferensen mellan signalerna från de tusentals radiomottagarna kan man ”se” i olika riktningar och radiofrekvenser.

– Det fina med den här tekniken är att den saknar rörliga delar, säger Brian Boyle, radioastronom från Australien, när han besöker Stockholm. Det är själva datacentralen som utgör största delen av teleskopet. Det är med hjälp av datorn man ”riktar” teleskopet, och väljer i vilken eller vilka våglängder man vill se.

En annan finess med den nya tekniken är att den tillåter flera olika observationer samtidigt.

– I Lofar kan i dag åtta olika observationer göras samtidigt. SKA kommer att ha betydligt högre kapacitet. Det som är begränsande är hur stor mängd data som kan processas. Här handlar det om så stora datamängder att man inte kan ”spela in” och spara observationerna. Så stora bandspelare finns helt enkelt inte. De data som inte behövs måste sållas bort omedelbart.

– Det kommer att handla om 10 miljarder miljarder bits per sekund som ska processas. Det är lika mycket som världens totala internettrafik i dag. Varje dygn kommer man att ta hand om fem miljarder miljarder miljarder bitar information. Det är lika mycket som alla ord som någonsin yttrats av mänskligheten.

– Det ska gå, för om Moores lag fortsätter att gälla kommer vi runt 2020 ha tillgång till superdatorer som är 100 gånger större och  snabbare än i dag.

SKA är ett projekt som är så stort och dyrt att ingen enskild nation kan bekosta eller driva det. Tanken är att teleskopet ska finansieras till en tredjedel av USA, en tredjedel av Europa och den sista tredjedelen av resten av världen.

Nej, SKA blir inte billigt. Minst 1,5 miljarder Euro beräknas kalaset kosta. Men då ska man få ett teleskop med en livslängd på 50 år. Tanken är att uppgraderingar sedan succesivt ska kunna göras i datorsystemet.

Inte blir det billigt i drift heller. Systemet kommer att konsumera hundratals megawatt elektricitet.

– SKA ska vara klimatsmart, säger Brian Boyle. Det ska i möjligaste mån drivas med solenergi

– Vad som kommer att vara begränsande för teleskopets kapacitet är datorerna och infrastrukturen. Att skyffla data mellan kontinenterna går långt ifrån blixtsnabbt. Faktum är att i dag är fortfarande FedEx det snabbaste bredbandet när det gäller stora datamängder.

Men vad ska astronomerna med en så här dyr leksak till? Räcker det inte med vanliga teleskop? Som VLT i Chile eller det rymdbaserade Hubbleteleskopet? De ger ju vackra och knivskarpa färgbilder som visar hur det ser ut i rymden.

– Jo, visst är det bra, svarar den engelske astronomen och författaren Stuart Clark. Men tittar vi i ett vanligt teleskop är det bara det som lyser som går att se. Det är som när man flyger över en glittrande stad på natten. Man ser gatlyktor, bilarnas strålkastare, reklamskyltar och ljus i fönstren. Men med radioastronomin är det som om solen gått upp. I radiofrekvenserna kan vi se byggnaderna, skogarna, fälten och allt det andra som är mörkt på natten.

– Med radioteleskop kan astronomerna se gasmolnen ur vilka stjärnor och galaxer föds. Och eftersom ljuset från riktigt avlägsna galaxer är så rödförskjutet att det hamnat långt ner i det infraröda eller radioområdet syns de inte i vanliga teleskop. Med radioteleskopen kan vi avslöja universums dolda hemligheter.

– Astronomer är som en sorts kosmiska paleontologer, säger Brian Boyle. Att titta långt bort är ju också att titta tillbaka i tiden. Med SKA vill vi se så långt tillbaka att vi kan se stoftmolnen ur vilka de allra första stjärnorna efter Big Bang tändes. Det gäller också att försöka begripa saker som den mörka materien, svarta hål och mörk energi. Och vi undrar varifrån magnetfälten i rymden kommer.

SKA kommer alltså att sträcka sig över en hel kontinent. Jaha. Men vilken? Var ska det placeras?

– På södra halvklotet, svara Brian Boyle. Detta för att man ska kunna observera Vintergatan och de Magellanska molnen. Det finns två alternativ. Sydafrika och Australien. Det hela ska avgöras senast 2012, för bygget ska börjas 2016. Det blir ungefär som när man utser vilken nation som ska få vara värd för kommande olympiska spel eller fotbollsmästerskap. En ”skönhetstävling”.

– Blir det Australien kommer teleskopets centrum att vara beläget i öknen 800 kilometer öster om Perth, där centraldatorn placeras. De mest avlägsna antennstationerna byggs på Nya Zeeland. .

Blir det i stället Sydafrika som vinner skönhetstävlingen lokaliseras teleskopets centrum i Karoo i provinsen Northern Cape norr om Kapstaden. Kluster av antenner placeras sedan i Namibia, Botswana, Zambia, Madagaskar, Kenya och ända uppe i Ghana.

Både i Australien och Sydafrika byggs nu pilot­anläggningar, Pathfinders, för att testa tekniken.