SKA Technologie

Een technologische uitdaging op zo’n grote schaal als de SKA-telescoop is formidabel.

Als de SKA af is, heeft de telescoop een ontvangstoppervlak van een miljoen vierkante meter en bestaat hij uit miljoenen radiotelescopen met schotels, dipoolantennes en ‘aperture array’-instrumentatie. De telescoop is dan verbonden met de snelste communicatienetwerken ooit gezien in de radioastronomie en genereert zoveel gegevens dat dit het moderne internet overschaduwt.

Deze enorme toename in schaal vereist compleet nieuwe ontwerpen voor radiotelescopen en radicale ontwikkelingen in verwerking, computersnelheden en ondersteunende technische infrastructuur.

SKA computers

SKA Computing, technology and infrastructure will rival the fastest and most complex on Earth

Er worden drie types radiotelescopen gebruikt, namelijk schotels, mid frequency aperture arrays en low frequency aperture arrays. Deze worden gebruikt door SKA voor een constante frequentie dekking van 50 MHz (6 m wavelength) to 20 GHz (1.5 cm wavelength).

Door de binnenkomende signalen van de antennes te combineren over deze brede frequentie, wordt er ontzettend veel data gegenereerd. Hierdoor moeten de lokale stations de data combineren en verkleinen naar betere hanteerbare datapakketten, zodat deze verzonden kunnen worden naar supercomputers en vervolgens naar wetenschappers over de hele wereld.

Gebouwd op twee locaties, in Australië en Afrika, zal SKA afbeeldingen van zowel een hoge gevoeligheid als een hoge resolutie maken. Dit wordt gedaan doordat de antennes dicht bij elkaar staan in het centrum van het gebied van de arrays, vervolgens worden deze in clusters geplaatst langs vijf spiraal vormen. De clusters staan steeds verder uit elkaar naarmate de afstand tot het centrum toeneemt.

Een gefaseerde benadering: De SKA wordt in fases gebouwd. Fase 1 (SKA1) beslaat ongeveer 10% van de telescoop en omvat schotels en lage-frequentie ‘aperture arrays’.

In Fase 2 (SKA2) zal de telescoop worden uitgebreid met mid-frequentie ‘aperture arrays’ en schotels. Doordat de bouw in fases verloopt, kunnen wetenschappers eerder beginnen met metingen en echte wetenschap produceren voordat de telescoop helemaal af is.

Fase 1: vindt plaats tussen 2018 en 2023. De bouw van Fase 2 start na afronding van fase 1.

De SKA zal technologische ontwikkelingen, vooral wat betreft informatie- en communicatietechnologie, intensiveren.

Andere systemen die grote gegevensstromen verwerken van geografisch uiteenlopende locaties kunnen profiteren van spin off-innovaties op dit gebied. Het vermogen van de SKA zal de beste supercomputers van 2013 overtreffen, terwijl de gegevensverwerking en aantallen gegevens wedijveren met data die door het hele Internet gegenereerd worden, waardoor een nieuw hogesnelheidsnetwerk nodig is.

De eisen die worden gesteld aan de energievoorzieningen voor de SKA, met afgelegen locaties ver weg van grote krachtcentrales, bieden ook een kans om de technologische ontwikkelingen in opwekking van schaalbare duurzame energie en de verdeling, opslag en besparing van energie te versnellen.

Cruciale SKA-technologie wordt aanschouwelijk gemaakt door een reeks aan voorlopers en ontwerpstudies door SKA-groepen wereldwijd. Hieruit volgen belangrijke SKA technologieën en veel oplossingen worden geselecteerd en geïntegreerd in het uiteindelijke instrument.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van technische specificaties voor de SKA-telescoop. U kunt hier een gedetailleerde verklarende woordenlijst zien met termen uit de radioastronomie en algemene astronomie.

 

Parameter Specificatie
Frequentiebereik 50 MHz (6 m golflengte) to 20 GHz (1.5 cm golflengte)
Gevoeligheidsgebied / systeemtemperatuur 5 000 m²/K (400 μJy in 1 minuut) tussen 70 en 300 MHz
Survey figure-of-merit 4×107 – 2×1010 m4K-2 deg2 afhankelijk van sensortechnologie en frequentie
Ontvangstoppervlak 200 vierkante graden tussen 70 and 300 MHz1-200 vierkante graden tussen 0.3 and 1 GHz1 vierkante graad maximum tussen 1 en 10 GHz
Hoekresolutie  TBD
Momentane bandbreedte Bandcentrum ± 50%
Spectrale (frequentie) kanalen 16 384 per band per baseline
Gekalibreerde polarisatie verzadiging 10 000:1
Gecombineerde beeld-dynamisch bereik >1 000 000
Beeldverwerkingsberekening 1018 handelingen/seconde
Uiteindelijke verwerkte data output 10 GB/seconde

Also In this section