تکنولوژی

یک سیستم جمع آوری داده قدرتمند برای پردازش داده های فضایی به دست آمده توسط بزرگترین دوربین دیجیتال روی زمین

هنر مفهومی هنرمند فناوری داده

دوربین LSST در رصدخانه روبین تصاویر بسیار دقیقی از آسمان شب از بالای کوهی در شیلی می گیرد. در پایین کوه، رایانه های پرسرعت داده ها را به جهان ارسال می کنند. در این بین چه خبر است؟

هنگامی که رصدخانه Vera C. Rubin عکاسی از آسمان شب را در چند سال آینده آغاز می کند، دوربین فضایی و زمانی مرکزی 3200 مگاپیکسلی آن حجم عظیمی از داده های مفید برای همه، از کیهان شناسان گرفته تا ردیاب های سیارکی که می توانند به زمین برخورد کنند، ارائه می دهد.

شاید قبلاً در مورد اینکه چگونه تلسکوپ نقشه‌برداری سیمونی رصدخانه روبین، نور را از کیهان جمع‌آوری می‌کند و آن را به دوربین LSST وزارت انرژی هدایت می‌کند، نحوه مدیریت داده‌های دوربین توسط دانشمندان و چیزهای بی‌شماری که سعی خواهند کرد در مورد آن بیاموزند، خوانده‌اید. کیهان اطراف ما . .

چیزی که در مورد آن نخوانده اید این است که چگونه دانشمندان این کوه عکس های بسیار دقیق را از پشت بزرگ ترین دوربین دیجیتال جهان، روی کابل های فیبر نوری و به رایانه هایی که آنها را از Cerro Pachón در شیلی و اطراف آن ارسال می کنند، منتقل می کنند. جهان .

گرگ تایر، دانشمند آزمایشگاه ملی شتابدهنده وزارت انرژی ایالات متحده SLAC، مسئول سیستم جمع‌آوری داده‌های روبین است که این فرآیند ضروری را مدیریت می‌کند. در اینجا ما را از طریق برخی از مراحل کلیدی راهنمایی می کند.

مراحل اولیه سیستم داده رصدخانه روبین

مراحل اولیه سیستم داده رصدخانه روبین منبع: گرگ استوارت / آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC

سیستم جمع‌آوری داده‌ها از پشت صفحه کانونی شروع می‌شود که از 189 حسگر دیجیتالی تشکیل شده است که برای عکس‌برداری از آسمان شب و چندین حسگر دیگر برای قرار دادن دوربین در هنگام عکس‌برداری استفاده می‌شوند. 71 PCB پیکسل های خام را از حسگرها انتخاب می کنند و آنها را برای مرحله بعدی آماده می کنند.

در این مرحله دو اتفاق باید بیفتد. اول، داده ها باید از کرایواستات، خلاء بالا، دمای پایین و، همانطور که تایر می گوید، یک حفره شلوغ که صفحه کانونی و الکترونیک اطراف آن را در خود جای داده است، خارج شود. دوم، داده ها باید به سیگنال های نوری برای فیبرهایی که به پایه دوربین می روند تبدیل شوند.

از آنجایی که فضای بسیار کمی در داخل کرایوستات وجود دارد، تایر و تیمش تصمیم گرفتند این مراحل را با هم ترکیب کنند: سیگنال های الکتریکی ابتدا وارد مدارهایی می شوند که از پشت کرایوستات عبور می کنند. این بردهای مدار چاپی داده‌ها را به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌کنند که به کابل‌های فیبر نوری درست خارج از کرایوستات تزریق می‌شوند.

چرا فیبر نوری؟ اگر به اندازه کافی از کابل سیگنال فاصله بگیرید، داده ها ناگزیر به نویز تبدیل می شوند، و کابل در اینجا باید طولانی باشد – حدود 150 متر یا 500 فوت تا از بالای تلسکوپ به پایه برسد. این مشکل با سرعت انتقال داده 3 گیگابیت در ثانیه، حدود صد برابر سریعتر از اینترنت استاندارد، تشدید شده است. قدرت کم در منبع برای کاهش گرما در نزدیکی سنسورهای دوربین دیجیتال. و محدودیت های مکانیکی مانند پیچ ​​های محکم که به اتصالات کابلی نیاز دارند که سیگنال بیشتری از دست می رود. تایر می گوید هادی های مسی که برای انتقال سیگنال های الکتریکی طراحی شده اند، نمی توانند داده ها را با سرعت کافی در فواصل مورد نیاز انتقال دهند، و حتی اگر بتوانند، برای پاسخگویی به نیازهای مکانیکی سیستم بسیار بزرگ و سنگین هستند.

مراحل بعدی سیستم داده رصدخانه روبین

مراحل نهایی سیستم داده رصدخانه روبین منبع: گرگ استوارت / آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC

هنگامی که سیگنال از دوربین خارج می شود، به 14 صفحه کامپیوتری توسعه یافته در SLAC به عنوان بخشی از سیستم کلی جمع آوری داده می رود. هر برد دارای هشت ماژول پردازش داخلی و 10 گیگابیت در ثانیه سوئیچ اترنت است که بردها را در کنار هم نگه می دارد. (هر برد همچنین سیگنال های نوری را به الکتریکی تبدیل می کند.) سه تا از این بردها داده ها را از دوربین می خوانند و آن را برای ارسال به پایین کوه و به مرکز داده ایالات متحده در SLAC و دیگری در اروپا آماده می کنند. به گفته تایر، سه مورد دیگر از خود دوربین تقلید می‌کنند – اساساً به دانشمندان پروژه اجازه می‌دهند تا بازیابی داده‌ها را تمرین کنند، تشخیص‌ها را اجرا کنند و موارد دیگر را زمانی که خود دوربین در دسترس نیست، انجام دهند.

هشت تخته آخر یک هدف کلیدی را انجام می دهند که به راحتی نادیده گرفته می شود. تایر می‌گوید: «کابلی وجود دارد که از بالای کوه به سمت لا سرنا پایین می‌رود، از آنجا می‌تواند به شبکه‌های طولانی‌مدت به پایگاه‌های اطلاعاتی آمریکا و اروپا متصل شود». اگر به هر دلیلی این کابل قطع شود، می‌توانیم داده‌ها را تا سه روز در حافظه پنهان نگه داریم تا تلسکوپ در طول تعمیر به کار خود ادامه دهد.»

از پایه تلسکوپ یک پای آخر به پایین کوه وجود دارد و سپس جمع آوری داده ها کامل می شود. زمان آن فرا رسیده است که داده ها در جهان منتشر شوند – اما می توانید در اینجا، اینجا و اینجا در مورد آن بخوانید.

رصدخانه Vera C. Rubin یک پروژه فدرال است که به طور مشترک توسط بنیاد ملی علوم و اداره علوم انرژی اداره می شود، با بودجه ساخت اولیه از کمک های مالی خصوصی از طریق شرکت LSST. دفتر طراحی ساختمان LSST با بودجه NSF (در حال حاضر رصدخانه روبین) به عنوان …

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا