Rubin Gözlemevi’nin dev veri toplama sistemini keşfetmek

Ne zaman Vera C. Rubin Gözlemevi Birkaç yıl içinde gece gökyüzünün fotoğraflarını çekmeye başladığında, en önemli 3200 megapiksellik Eski Uzay ve Zaman Araştırması kamerası, kozmologlardan Dünya’ya çarpabilecek asteroitleri izleyen insanlara kadar herkes için değerli olan muazzam bir veri hazinesi üretecek.

Rubin Gözlemevi’nin Simonyi Araştırma Teleskobu’nun evrenden nasıl ışık toplayıp onu Enerji Bakanlığı’nın LSST Kamerasına nasıl parlatacağını, araştırmacıların kameradan gelen verileri nasıl yöneteceklerini ve deneyecekleri sayısız şeyi zaten okumuş olabilirsiniz. çevremizdeki evren hakkında bilgi edinmek için.

Muhtemelen okumadığınız şey, araştırmacıların inanılmaz derecede ayrıntılı görüntüler dağını dünyanın en büyük dijital kamerasının arkasından, fiber optik kablolardan ve onları Şili’deki Cerro Pachón’dan gönderecek bilgisayarlara nasıl gönderecekleri. Dünya.

ABD Enerji Bakanlığı’nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda bir bilim adamı olan Gregg Thayer, Rubin’in bu önemli süreci yöneten veri toplama sisteminden sorumlu kişidir. Burada, bazı önemli adımlarda bize yol gösteriyor.

Veri toplama sistemi, gece gökyüzü görüntülerini çekmek için kullanılan 189 dijital sensörün ve ayrıca görüntü çekerken kamerayı hizalamak için kullanılan birkaç sensörden oluşan bir bileşik olan odak düzleminin hemen arkasında başlar. 71 devre kartı, ham pikselleri sensörlerden alır ve bir sonraki adım için hazırlar.

Bu noktada iki şeyin olması gerekiyor. İlk olarak, verilerin yüksek vakumlu, düşük sıcaklıklı ve odak düzlemini ve çevreleyen elektroniği barındıran “sıkışmış” boşluk olan kriyostattan çıkması gerekiyor. İkincisi, kameranın tabanına giden fiberler için verilerin optik sinyallere dönüştürülmesi gerekiyor.

Kriyostatın içinde çok az yer olduğundan, Thayer ve ekibi adımları birleştirmeye karar verdi: Elektrik sinyalleri önce kriyostatın arkasına giren devre kartlarına girer. Bu devre kartları, verileri kriyostatın hemen dışındaki fiber optik kablolara beslenen optik sinyallere dönüştürür.

Neden fiber optik? Bir sinyal kablosu boyunca yeterince uzağa giderseniz, veriler kaçınılmaz olarak gürültüye dönüşür ve teleskobun tepesinden tabana ulaşabilmesi için buradaki kablonun yaklaşık 150 metre veya 500 fit uzunluğunda olması gerekir. Sorun, standart internetten yaklaşık yüz kat daha hızlı, saniyede üç gigabit veri hızıyla daha da artıyor; dijital kamera sensörlerinin yakınındaki ısıyı azaltmak için kaynakta düşük güç; ve daha fazla sinyalin kaybolduğu kablo ara bağlantılarını gerektiren sıkı kıvrımlar gibi mekanik kısıtlamalar. Thayer, elektrik sinyalleri için tasarlanmış bakır tellerin gerekli mesafeler boyunca verileri yeterince hızlı iletemediğini ve yapabilseler bile sistemin mekanik taleplerini karşılamak için çok büyük ve ağır olduklarını söylüyor.

Sinyal kameradan geldiğinde, genel amaçlı bir veri toplama sisteminin parçası olarak SLAC’ta geliştirilen 14 bilgisayar kartına beslenir. Her bir kart, kartları birbirine bağlayan sekiz yerleşik işlem modülü ve saniyede 10 gigabit ethernet anahtarı ile donatılmıştır. (Her bir kart aynı zamanda optik sinyalleri tekrar elektrik sinyallerine dönüştürür.) Bu kartlardan üçü kameradan gelen verileri okur ve bunları dağdan aşağı ve SLAC’daki ABD veri tesisine ve bir diğeri Avrupa’ya gönderilmek üzere hazırlar. Thayer, kameranın kendisini taklit eden üç kişi daha var – esasen, proje üzerinde çalışan araştırmacıların veri alma, tanılama yapma vb.

Son sekiz pano çok önemli ama kolayca gözden kaçan bir amaca hizmet ediyor. Thayer, “Zirveden La Serena’ya, uzun mesafeli ağ üzerinden ABD ve Avrupa veri tesislerine ulaşabileceği dağdan aşağı inen bir kablo var” diyor. “Bu kablo herhangi bir nedenle kesilirse, teleskopun onarım sırasında çalışmaya devam etmesine izin vermek için üç günlük veriyi arabelleğe alabiliriz.”

Teleskopun tabanından, dağdan aşağı son bir ayak var ve ardından veri toplama tamamlandı. Verilerin dünyaya açılma zamanı.