Observatoriet ska ge en störtflod av rymddata

2021-12-07 06:00  

SKA blir världens största radioteleskop och kommer att generera över 700 PB data om året. “Vi kommer att kunna se hur de första galaxerna skapades”, säger John Conway på Onsala rymdobservatorium.

Det kallas för den största forskningsanläggningen som mänskligheten kommer att ha byggt. Nu börjar arbetet med den första etappen av Square kilometre array, eller SKA-observatoriet, och svensk teknik spelar en viktig roll.  

Redan 1991 började forskare skissa på planerna på ett teleskop med mottagare som täcker en yta på en hel kvadratkilometer. Efter 30 års idéarbete fick bygget av SKA till sist grönt ljus den 29 juni i år och upphandlingsprocessen kan börja. Nu väntar tio års arbete med att färdigställa den första etappen av teleskopet.  

– Det är väldigt spännande att SKA till sist ska byggas, och att Sverige kan vara med och bidra med fantastisk teknik, säger John Conway som är professor i radioastronomi och föreståndare för Onsala rymdobservatorium på Chalmers som är Sveriges representant i SKA-organisationen. 

– Det är ett projekt som pågått väldigt länge. Min handledare när jag doktorerade var en av de som var med och tog fram idén till SKA, och jag hoppas att kunna delta i invigningen strax innan jag går i pension.

Läs mer: Spinlaunch har testat acceleratorn som ska slunga upp satelliter

En av de första antennparkerna i Australien. Under de närmaste tio åren ska hundratals sådana placeras ut i det kringliggande ökenområdet. Foto: SKAO

700 petabyte data om året

Det jättelika observatoriet kommer redan efter att första etappen är klar leverera över 700 petabyte utdata om året. För John Conway, som studerar svarta hål och hur galaxer bildas, och många av hans kollegor runt om i världen kommer SKA ge helt nya möjligheter att bedriva forskning. 

– Det kommer att helt förändra mitt forskningsfält. Vi kommer att kunna se hur de första galaxerna och svarta hålen skapades, berättar John Conway.  

Teleskopen kommer att kunna fånga upp radiovågor från rymden mycket snabbare och med en mycket högre noggrannhet än någonsin förut. SKA kommer bland mycket annat att ge nya möjligheter för oss att lära oss mer om bland annat mörk materia och galaxernas utveckling och att ge möjlighet att testa Einsteins allmänna relativitetsteori.  

– Vi använder radioteleskop för att undersöka alltifrån närliggande objekt i vårt solsystem till stjärnor och galaxer och gasfälten mellan galaxerna. Till och med sökandet efter artificiella signaler som kan komma från utomjordiskt intelligent liv. Vi kommer att kunna se så mycket mer med hjälp av SKA, säger John Conway.

Läs mer: Kinas rymdreaktor slår Nasa med hästlängder

En av de första fullstora antennerna som installerats i Sydafrika. Foto: SKAO

Hundratusentals antenner

Anläggningen består av två delar på två olika kontinenter. I Sydafrika finns den del av SKA som samlar in radiosignaler på mellanfrekvensbanden (350 MHz till 14 GHz). Redan i dag finns här ett mindre observatorium, MeerKAT, som är ett slags föregångare till SKA.  

Det ska nu byggas ut från 64 till 197 parabolantenner ut under fas ett av SKA. De kommer att stå utspridda över ett område som sträcker sig över 15 mil i stäppområdet Karoo i södra Sydafrika.  

Den australiensiska delen av teleskopet ska i den första etappen bestå av 131 072 stycken två meter höga dipolantenner som placeras ut i ett ökenområde i Västaustralien. Antennerna är uppdelade i 512 stationer i området. Dessa ska användas för att läsa av de lägre frekvensbanden (50 MHz till 350 MHz).  

Precis som i Sydafrika finns det i Australien ett par mindre anläggningar på platsen. Dessa anläggningar har fungerat som testbädd för det färdiga observatoriet.  

– Vi börjar inte från noll. Infrastrukturen finns redan där och nu vet vi vad det kostar att bygga och driva den här typen av anläggning eftersom det redan finns teleskop på plats, säger John Conway.

Läs mer: Lund-forskarnas satellitmätningar beräknar länders koldioxidutsläpp

Forskarlaget vid Onsala rymdobservatorium poserar med en prototyp till en av mottagarna som ska användas i SKA-observatoriet. Foto: Johan Bodell

Svenska företag ska leverera teknik

Sverige bidrar med runt 170 miljoner kronor av den totala byggkostnaden på dryga 10 miljarder kronor. Dessutom används svensk teknik flera delar av konstruktionen:

  • De största radiomottagarna, som kallas för Band 1, har designats och testats på Onsala rymdobservatorium.  
  • Lågbrusförstärkare för tre frekvensband har utvecklats av Göteborgsbolaget Low Noise Factory.  
  • Göteborgsföretaget Qamcom har varit med och konstruerat digitalomvandlare till anläggningen i Sydafrika. 

Upphandlingen för de färdiga produkterna påbörjat inom kort. Som SKA utformat den kommer svenska företag att få leverera tekniken på alla dessa tre områden.  

Vart och ett av de 14 medlemsländerna ska också bidra till att hantera de enorma datamängder som observatoriet kommer att generera. I praktiken kommer varje land att driva ett datacenter för ändamålet. 

Andelen som varje land ska stå för är ungefär proportionerligt till hur många astronomer som finns vid landets lärosäten. För Sveriges del kommer det till en början att handla om runt 11 petabyte data som varje år ska lagras, analyseras och tillgängliggöras för forskare. 

Den första etappen av SKA väntas stå klar till 2029. Men redan finns skisser på den slutgiltiga utbyggnaden, den som faktiskt ger en total kvadratkilometer i mottagararea.  

Då handlar det om att utöka den australiensiska anläggningen till över en miljon antenner, och i Sydafrika kommer antalet paraboler att mätas i tusental. De kommer att stå utställda på en yta som sträcker sig över 3 000 kilometer, så vidsträckt att vissa noder kommer att behöva ligga i angränsande länder. 

Läs mer: Solvindar och asteroiddamm kan ligga bakom hälften av allt vatten på jorden

Lågbrusförstärkare från Göteborgsbolaget Low Noise Factory. Foto: Johan Bodell

Ökad datorkraft ger nya möjligheter

Även om den andra etappen inte skulle bli av på länge finns också möjlighet att utöka omfånget SKA-1.  

– Mängden data från SKA begränsas inte av radioantennerna, utan av beräkningskraften vi har tillgång till. Om vi hade tillräckligt med beräkningskraft kunde vi ta emot signaler från var och en av de 130 000 antenner som SKA består av, och i princip kunna observera hela himlen hela tiden, säger John Conway. 

Rådatat från antennerna och parabolerna väntas överstiga 15 terabit i sekunden, men i behandlingsprocessen så slås data samman i flera steg för att banta ner flödet i mer hanterbara mängder. 

Skulle all rådata skickas vidare till de lokala datacentren skulle det handla om tiotusentals petabyte på årsbasis, istället för de 700 petabyte som förväntas i dag.  

Byggstarten för SKA ha försenats åtskilliga gånger under de här 30 åren, tror du att tidplanen kommer att hålla den här gången?  

– Det finns inga tekniska hinder, den ska mer eller mindre bara rullas ut. Det som hållit oss tillbaka har varit den politiska aspekten av att starta en internationell organisation. Den är klart nu, och pengarna har börjat rulla in.  Upphandlingarna har börjat. Jag är väldigt optimistisk till att vi kommer att hålla tidplanen, säger John Conway. 

Simon Campanello

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt