ALMA, merkezi korelatör ve dijital iletim sistemi yükseltmelerini alacak

Ulusal Bilim Vakfı’nın Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nin (NRAO) ortak olduğu uluslararası bir işbirliği olan Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) Yönetim Kurulu, ikinci nesil bir ilişkilendiricinin geliştirilmesi için multi-milyon dolarlık yükseltmeleri onayladı. ve bir dijital iletim sistemi (DTS). ALMA2030 Geniş Bant Hassasiyet Yükseltmesinin bir parçası olarak, bu projeler dizinin ilgili bant genişliğini ikiye ve nihayetinde dört katına çıkarmayı hedefliyor.

ALMA2030 yükseltmelerinin merkezinde, Dizinin “beyni” olan İkinci Nesil ALMA İlişkilendiricisi, astronomik nesnelerin mükemmel görüntülerini oluşturmak için her bir antenden gelen bireysel sinyalleri birleştiren bir tür süper bilgisayardır. Yeni ilişkilendirici, mevcut olanın verileri işlemek ve birleştirmek için zaten son derece rafine olan yeteneğini geliştirecek ve astronomik görüntülerin hassasiyetini ve bunları oluşturma esnekliğini artıracak.

“ALMA’nın mevcut ilişkilendiricileri halihazırda dünyanın en hızlı süper bilgi işlem sinyal işlemcilerinden bazıları olsa da, İkinci Nesil İlişkilendirici saniyede 200 ve nihayetinde 400 kat daha fazla veri üretme kapasitesine sahip olacak ve ayrıca 1000 saatten fazla veri eklemeye eşdeğer artırılmış bir hassasiyete sahip olacak. NRAO’da ALMA-Kuzey Amerika Program Bilimcisi ve ALMA Geliştirme Programı Koordinatörü Crystal Brogan, “yılda gözlem süresi” dedi.

“Sistem bant genişliğindeki ilk genişleme iki ve sonunda dört kat, en uzak galaksilerden Güneş Sistemimize kadar ALMA biliminin tüm alanları için bilim verimini artıracak. İkinci Nesil ALMA İlişkilendiricisi aynı zamanda ilk kez geniş bant genişliği – yıldız ve gezegen oluşumunun kinematiği ve kimyası hakkında benzeri görülmemiş bir görüş sağlıyor.”

36 milyon dolarlık projenin tamamlanması yaklaşık altı yıl sürecek ve Kanada Ulusal Araştırma Konseyi’ndeki (NRC) bilim adamlarının ve mühendislerin donanım ve sabit yazılım uzmanlığı ile NRAO’nun Veri Yönetimi ve Yazılım Departmanının yazılım uzmanlığını birleştirecek. Ek olarak, Massachusetts Institute of Technology’nin Haystack Gözlemevi’ndeki uzmanlar, yeni ilişkilendiricinin Phased Array özelliklerinin uygulanmasına ve test edilmesine yardımcı olacak. Proje, NRAO’nun Kuzey Amerika ALMA Departmanı tarafından yönetiliyor.

“Yeni ilişkilendirici, Geniş Bant Hassasiyet Yükseltmesinin (WSU) geri kalanı için temel oluşturuyor. Projenin onaylanmasıyla birlikte, WSU planlardan inşaat aşamasına geçti. Uluslararası ALMA işbirliği, bu projeyi gerçekleştirmek için birlikte çalışacak ve sonunda ALMA-Kuzey Amerika Direktörü Phil Jewell, “Bu on yılda, şaşırtıcı yeni bilimdeki sonuçları göreceğiz” dedi.

NRAO’nun Merkezi Geliştirme Laboratuvarı (CDL) ile yine ALMA’nın bir ortağı olan Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi (NAOJ) arasındaki bir işbirliği olan yükseltilmiş Dijital İletim Sistemi (DTS), genişletilmiş bir bilgi otoyolu görevi görecek ve veri miktarını artıracaktır. ALMA’nın yükseltilmiş alıcılarının her birinden yükseltilmiş korelatöre sekiz kat seyahat edebilir.

“DTS, NAOJ’deki meslektaşlarımızla heyecan verici bir işbirliğidir ve yükseltilmiş alıcılardan ALMA Talon Merkezi Sinyal İşlemcisine veri için daha yüksek kapasiteli bir dijital yol sağlayacaktır. Proje, fotonik ve dijital sinyal işleme alanındaki uzmanlığımızı güçlendirecek ve inşa edilecek CDL Direktörü Bert Hawkins:

NAOJ Doğu Asya ALMA Program Yöneticisi Alvaro Gonzalez şunları ekledi: “Yeni ALMA2030 DTS, en son yüksek hızlı veri iletim standartlarına dayalı olacak ve mümkün olduğunca ticari olarak mevcut teknolojiyi kullanacaktır. NAOJ ve NRAO arasındaki bir işbirliği olarak, Teknolojinin en iyi yönlerini ve iki ortağın bilgi birikimini birleştiren DTS, ALMA alıcılarının anlık bant genişliğinin 4 kat artması ve ayrıca antenler arasındaki mesafenin yaklaşık 75 km’ye kadar artması hedefini destekleyecek şekilde tasarlanacaktır. , geliştirilmiş açısal çözünürlük için.”

DTS yükseltmesinin 1. Aşaması—800.000$’a onaylandı—2026 yılına kadar yeni uçtan uca sistemin bir prototipini üretmeyi hedefliyor ve bunu 2. Aşama üretim teklifi takip edecek.

NRAO ve NA ALMA’nın ALMA2030 yükseltmelerindeki merkezi rolü, ilişkilendirici ve DTS’nin ötesine uzanır ve Operasyon Destek Tesisinin yeni ilişkilendiriciyi, ek altyapıyı ve destek sistemlerini ve alıcı yükseltmelerini barındıracak ve çalıştıracak şekilde dönüştürülmesini içerir. CDL, 2021’in sonlarında onay ve 1. Aşama fonu aldıktan sonra ALMA’nın 1,3 mm (Bant 6) alıcılarını yükseltmek için çalışmaya çoktan başladı. 1,4 mm ile 1,1 mm arasındaki dalga boylarında ölçülen bilimin miktarını ve kalitesini artıracak ALMA alıcıları.

Tamamlandığında, ALMA2030 çoğu ALMA alıcısında yükseltmeler gerçekleştirerek bant genişliği ve hassasiyeti artıracak, ALMA dijital sinyal zincirinin (sayısallaştırıcı, dijital iletim sistemi ve bağdaştırıcı) tamamen değiştirilmesini ve ALMA’nın Operasyon Sahasını Operasyon Desteğine bağlayan yeni fiber kabloların kurulumunu gerçekleştirecektir. tesis edin ve ilgili kontrol, veri toplama ve veri işleme yazılımını geliştirin.

“Zaten son derece güçlü bir gözlemevi olan ALMA, protogezegen disklerinin ve yıldızların, gezegenlerin ve galaksilerin oluşumunu yönlendiren görünmeyen gaz ve tozun sırlarını ortaya çıkardı. Bu yükseltmeler, her zamankinden daha ileriyi görmemize ve bu bilgileri daha hızlı ve daha fazla işlememize yardımcı olacak. açıkça” dedi NRAO Direktörü Tony Beasley. “Her yükseltme ile, kelimenin tam anlamıyla radyo astronomisinin geleceğini inşa ediyoruz.”

ALMA Direktörü Sean Dougherty, “Bu, ALMA için çok heyecan verici bir an. Geniş Bant Hassasiyet Yükseltmesi’nin bu iki ana bileşeninin -yeni bir veri iletim sistemi ve geleceğe yönelik ilişkilendirici- onaylanması, ALMA’nın bilim yeteneklerini muazzam ölçüde genişletecek. bilimin tüm alanlarında.”

ALMA NSF Program Sorumlusu Joe Pesce, “Bu heyecan verici proje, ALMA’nın çalışmaya devam etmesini ve harika gözlemler sunmasını sağlıyor” diyor. “Yükseltilmiş ilişkilendirici tarafından etkinleştirilen gelişmiş yetenekler, evrenimiz ve bilimin ilerlemesi hakkında yeni keşiflere yol açacaktır.”

NRC’nin Herzberg Astronomi ve Astrofizik Merkezi Araştırma Görevlisi ve NRC’nin korelatör projesi Baş Araştırmacısı Brent Carlson, “Bu proje teleskopun hassasiyetini, esnekliğini ve verimliliğini önemli ölçüde artıracak” dedi.

“İkinci Nesil ALMA Korelatörü, radyo kaynaklarından çok daha fazla spektral bilginin anında görüntülenmesine izin vererek, bilim adamlarının muazzam miktarda yeni veriye erişmesini sağlayacak. Spektral taramaları bu kadar yüksek çözünürlükte verimli bir şekilde yapma yeteneğinin eşi benzeri yok ve ALMA’yı önde tutacak. bilimsel keşfin öncüsü.”