Thông tin công nghệ

Hệ thống thu thập dữ liệu mạnh mẽ để xử lý dữ liệu không gian được máy ảnh kỹ thuật số lớn nhất trên Trái đất thu được

Nghệ thuật khái niệm của nghệ sĩ công nghệ dữ liệu

Máy ảnh LSST của Đài quan sát Rubin sẽ chụp những hình ảnh cực kỳ chi tiết của bầu trời đêm từ trên đỉnh một ngọn núi ở Chile. Ở bên dưới ngọn núi, các máy tính tốc độ cao sẽ gửi dữ liệu ra ngoài thế giới. Điều gì xảy ra ở giữa?

Khi Đài quan sát Vera C. Rubin bắt đầu chụp ảnh bầu trời đêm trong một vài năm nữa, máy ảnh Khảo sát Di sản 3.200 megapixel về Không gian và Thời gian trung tâm của nó sẽ cung cấp một lượng lớn dữ liệu hữu ích cho tất cả mọi người, từ các nhà vũ trụ học đến những cá nhân theo dõi các tiểu hành tinh có thể tấn công Trái đất.

Bạn có thể đã đọc về cách Kính viễn vọng Khảo sát Simonyi của Đài quan sát Rubin sẽ thu thập ánh sáng từ vũ trụ và chiếu nó trên Máy ảnh LSST của Bộ Năng lượng, cách các nhà nghiên cứu sẽ quản lý dữ liệu đến từ máy ảnh và vô số điều họ sẽ thử để tìm hiểu về vũ trụ xung quanh chúng ta.

Những gì bạn chưa đọc là làm thế nào các nhà nghiên cứu sẽ có được núi ảnh rất chi tiết đó từ mặt sau của máy ảnh kỹ thuật số lớn nhất thế giới, xuống cáp quang và vào máy tính sẽ truyền chúng từ Cerro Pachón ở Chile và ra toàn cầu .

Gregg Thayer, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, là người phụ trách hệ thống thu thập dữ liệu của Rubin, nơi xử lý quá trình thiết yếu này. Tại đây, anh ấy sẽ hướng dẫn chúng ta một số bước quan trọng.

Các bước ban đầu của hệ thống dữ liệu đài quan sát Rubin

Các bước ban đầu của hệ thống dữ liệu Đài quan sát Rubin Nguồn: Greg Stewart / Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC

Hệ thống thu thập dữ liệu bắt đầu ngay phía sau mặt phẳng tiêu cự, một tổ hợp gồm 189 cảm biến kỹ thuật số được sử dụng để chụp ảnh bầu trời đêm, cùng với một số cảm biến khác được sử dụng để xếp hàng máy ảnh khi chụp ảnh. 71 bảng mạch loại bỏ các điểm ảnh thô khỏi cảm biến và sẵn sàng cho bước tiếp theo.

Tại thời điểm này, hai điều cần phải xảy ra. Đầu tiên, dữ liệu cần phải thoát ra khỏi tủ lạnh, một chân không cao, nhiệt độ thấp và, Thayer nói, khoang “đầy ắp” nơi chứa mặt phẳng tiêu điểm và các thiết bị điện tử xung quanh. Thứ hai, dữ liệu cần được chuyển đổi thành tín hiệu quang học cho các sợi đi đến đế máy ảnh.

Vì có quá ít không gian bên trong bộ điều nhiệt, Thayer và nhóm của ông quyết định kết hợp các bước: Tín hiệu điện trước tiên đi vào bảng mạch xuyên qua mặt sau của bộ điều nhiệt. Các bảng mạch đó chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang được đưa vào cáp quang ngay bên ngoài bộ lạnh.

Tại sao sợi quang học? Dữ liệu chắc chắn sẽ bị nhiễu nếu bạn đi đủ xa dọc theo cáp tín hiệu và cáp ở đây phải dài – khoảng 150 mét, hoặc 500 feet, để truyền từ đỉnh kính thiên văn đến chân đế. Vấn đề là do tốc độ dữ liệu ba gigabit mỗi giây, nhanh hơn khoảng một trăm lần so với internet tiêu chuẩn; công suất thấp tại nguồn để giảm nhiệt gần các cảm biến máy ảnh kỹ thuật số; và các hạn chế cơ học, chẳng hạn như các khúc cua chặt chẽ, yêu cầu kết nối cáp, nơi nhiều tín hiệu bị mất hơn. Thayer nói rằng dây đồng được thiết kế cho tín hiệu điện, không thể truyền dữ liệu đủ nhanh trong khoảng cách cần thiết và ngay cả khi có thể, chúng quá lớn và nặng để đáp ứng nhu cầu cơ học của hệ thống.

Các bước tiếp theo Hệ thống dữ liệu đài quan sát Rubin

Các bước cuối cùng của hệ thống dữ liệu Đài quan sát Rubin Nguồn: Greg Stewart / Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC

Khi tín hiệu truyền xuống từ máy ảnh, nó sẽ truyền vào 14 bảng máy tính được phát triển tại SLAC như một phần của hệ thống thu thập dữ liệu có mục đích chung. Mỗi bo mạch được trang bị tám mô-đun xử lý trên bo mạch và 10 công tắc Ethernet gigabit mỗi giây kết nối các bo mạch với nhau. (Mỗi bảng cũng chuyển đổi tín hiệu quang học trở lại thành tín hiệu điện.) Ba bảng trong số đó đọc dữ liệu từ máy ảnh và chuẩn bị gửi xuống núi và ra cơ sở dữ liệu của Hoa Kỳ tại SLAC và một cơ sở khác ở Châu Âu. Thayer cho biết thêm ba mô phỏng chính máy ảnh – về cơ bản, chúng cho phép các nhà nghiên cứu làm việc trong dự án thực hành lấy dữ liệu, thực hiện chẩn đoán, v.v. khi chính máy ảnh không khả dụng, Thayer nói.

Tám bảng cuối cùng phục vụ một mục đích quan trọng nhưng dễ bị bỏ qua. Thayer nói: “Có một tuyến cáp đi xuống núi từ đỉnh núi đến La Serena, nơi nó có thể kết nối mạng đường dài tới các cơ sở dữ liệu của Hoa Kỳ và châu Âu. “Nếu cáp đó bị cắt vì bất kỳ lý do gì, chúng tôi có thể đệm dữ liệu lên đến ba ngày để cho phép kính thiên văn tiếp tục hoạt động trong quá trình sửa chữa.”

Từ chân kính thiên văn, có một chặng cuối cùng xuống núi, và sau đó việc thu thập dữ liệu đã hoàn tất. Đã đến lúc dữ liệu được đưa ra thế giới – nhưng bạn có thể đọc về điều đó ở đây , tại đâytại đây .

Đài quan sát Vera C. Rubin là một dự án liên bang do Quỹ Khoa học Quốc gia và Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng đồng tài trợ, với kinh phí xây dựng ban đầu nhận được từ các khoản đóng góp tư nhân thông qua LSST Corporation. Văn phòng Dự án LSST (nay là Đài thiên văn Rubin) do NSF tài trợ được thành lập như một trung tâm điều hành dưới sự quản lý của Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học (AURA). Nỗ lực do DOE tài trợ để xây dựng Máy ảnh LSST của Đài quan sát Rubin (LSSTCam) do SLAC quản lý.

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.