SKA: Tecnologia

Enfrentar um desafio tecnológico à escala do SKA é absolutamente impressionante

Uma vez concluído, o Square Kilometre Array irá abranger uma área com um milhão de metros quadrados para a recolha de dados através de milhões de radiotelescópios, entre os quais: antenas parabólicas, dipólos e agregados de antenas. Estes serão interligados pela rede de comunicações mais rápida, alguma vez concebida no domínio da astronomia, a qual irá originar taxas de transmissão que ultrapassarão o tráfego atual da Internet.

Super computadores

O SKA irá rivalizar com os sistemas mais rápidos e complexos da atualidade, a nível computacional, tecnológico e da infraestrutura de suporte

Este aumento de escala exige uma total revolução no projeto tradicional de radiotelescópios e avanços radicais no processamento de dados, na velocidade de computação e na infra-estrutura tecnológica.

Três tipos de radiotelescópios irão ser utilizados pelo SKA: antenas parabólicas, agregados de antenas de média e baixa frequência, de modo a fornecer uma gama contínua de frequências entre os 50 MHz (comprimento de onda de 6m) e os 20 GHz (comprimento de onda de 1,5cm).

Abranger sinais das diferentes antenas ao longo desta vasta gama de frequências irá gerar tanta quantidade de informação que irá ser necessária a existência de estações locais para reunir e reduzir estes dados, agrupando-os em pacotes que sejam mais fáceis de gerir, para então serem distribuídos por supercomputadores, para poderem finalmente chegar a cientistas por todo o mundo.

Braços de Espiral

Representação dos agregados de antenas em forma de braços de espiral

O SKA poderá alcançar imagens com alta sensibilidade e resolução, pois as antenas irão estar densamente distribuídas na região central dos agregados e posicionadas em conjuntos ao longo de cinco braços de espiral, ou seja os agregados vão estar afastados do centro e espalhados por dois continentes, na Austrália e na África.

 

Uma abordagem gradual: a construção do SKA será faseada!

A primeira fase do projeto, intitulada SKA1, irá garantir a construção de cerca de 10% do array e irá incluir antenas parabólicas e agregados de antenas de baixa frequência. A Fase 1 decorrerá entre 2018 e 2023. Por sua vez, a Fase 2 inicia-se em paralelo com a primeira fase e será concluída logo pouco esta. O SKA2 vai aumentar o array com antenas de média frequência e com mais antenas parabólicas. A construção faseada do telescópio vai permitir que o SKA possa começar a funcionar e a recolher dados científicos valiosos mesmo antes da construção em geral estar concluída.

O SKA vai impulsionar o desenvolvimento da tecnologia particularmente nas tecnologias de informação e comunicação.

Inovações spin off nesta área irá benificiar outros sistemas que processam grandes volumes de dados de fontes geograficamente dispersos. Os requisitos de computação do SKA irá exceder as dos supercomputadores mais rápidos disponíveis em 2013, enquanto que o processamento de dados e quantidades de dados vai competir com aquela gerada por toda a Internet, facilitando a necessidade de um novo tipo de rede de alta velocidade.

As necessidades energéticas do SKA, com suas localizações remotas isoladas de grandes redes de energia também apresenta uma oportunidade para acelerar o desenvolvimento tecnológico na geração escalável de energia renovável, distribuição, armazenamento e redução da demanda.

Tecnologia SKA Pivotal está sendo demonstrada com um conjunto de precursores e Pathfinder telescópios e com estudos de concepção de grupos SKA ao redor do mundo. As principais tecnologias SKA será derivado de estas e muitas soluções serão seleccionados e integrados no instrumento final.

A tabela a seguir dá uma indicação das especificações técnicas para os radiotelescópios SKA. Você pode querer consultar o nosso glossário detalhado de termos relativos ao rádio e à astronomia geral:

Parametro Especificação
Frequency range 50 MHz (6 m wavelength) to 20 GHz (1.5 cm wavelength)
Sensitivity area / system temperature 5 000 m²/K (400 μJy in 1 minute) between 70 and 300 MHz
Survey figure-of-merit 4×107 – 2×1010 m4K-2 deg2 depending on sensor technology and frequency
Field-of-view 200 square degrees between 70 and 300 MHz1-200 square degrees between 0.3 and 1 GHz1 square degree maximum between 1 and 10 GHz
Angular resolution  TBD
Instantaneous bandwidth Band centre ± 50%
Spectral (frequency) channels 16 384 per band per baseline
Calibarated polarisation purity 10 000:1
Synthesised image dynamic range >1 000 000
Imaging processor computation 1018 operations/second
Final processed data output 10 GB/second

 

 

(página em atualização)

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