オーストラリアのスクエア・キロメートル・アレイの前身は、船台に設置されていた状態から、シャンパンボトルの破片を散らしながら優雅に滑走して稼働を開始した。
オーストラリア平方キロメートルアレイ・パスファインダー（音節を省略すればASKAP）は、全天水素探査であるWALLABYというプロジェクトの最初の科学研究を行っており、CSIROは状況の進展に非常に満足している。
CSIRO のブログ投稿の興味深い詳細が Vulture South の目に留まった。ASKAP は 1 秒あたり 5.2 TB のデータを生成しており、これは現在のインターネット全体のデータ転送速度の約 15% に相当すると CSIRO は見積もっている。
これは、次の 2 つのことよりも、はるかに大きいです。
- マーチソンからパースのパウジー・スーパーコンピュータセンターへの接続。
- データがパースに到着すると、使用可能なディスク容量。
明らかに、その過程では大量のデータ削減が行われているため、The Register はCSIRO のシステム科学者であり、オーストラリア国立望遠鏡施設 (ATNF) 運用部、CSIRO 天文学および宇宙科学部の David McConnell 氏に話を聞いた。
まず、少し背景を説明しましょう。ASKAPは最終的に36個の個別アンテナで構成され、各アンテナには広い視野を確保するためにフェーズドアレイ給電装置が取り付けられます。
各フェーズドアレイには 188 個の個別の受信機があり、マコーネル氏によると、各受信機は 1 秒あたり 15 億個のサンプルを取得し、あっという間に大量のデータが生成されることになります。
なぜそんなに、なぜそんなに多いのですか?
マコーネル氏はThe Register紙に対し、「解像度がすべてだ」と語った。天文学者が望んでいるのは、光学画像と電波望遠鏡画像を並べて、同じ特徴を容易に識別することだと彼は述べた。しかし、現状ではそれは不可能だ。
ここで何が起こっているのか理解するには、現在オーストラリア最大のパークス天文台にある大型のアンテナを考えてみてください。「直径64メートルという非常に大きなアンテナですが、その本来の視野は約0.25度、つまり1平方度の1/10から1/12程度です」とマッコーネル氏は説明します（この視野は、最近設置されたマルチビーム受信機によって拡張されています）。
このような小さな領域であっても、電波源は非常に低い解像度で届くと彼は説明した。
「パークスは、単一の望遠鏡で作れる大きさの限界に近い。しかも、画像は非常にぼやけている。光学写真と比較しようとすると、絶望的だ」と彼は言った。
「光学望遠鏡では10〜100個の星が見えるかもしれませんが、電波画像では1つの大きな塊が見えるだけです。」
画像が不鮮明になるのは、単純に電波の波長が可視光線よりはるかに長いためです（水素の特徴的な電波線は 21 センチメートルで、ナノメートル単位で測定される可視光線の波長より何百万倍も長いです）。
ASKAP の 12 メートル幅の皿型アンテナのような小型の望遠鏡の多くは、別々の画像を相関させることができるため、マコーネル氏によれば、素人には光学画像と電波画像の違いが分からないかもしれないという。
そして、パークスが観測した小さな空の一片と比較すると、ASKAP は「約 30 平方度、つまり 5.5 度の正方形」にわたって高解像度を実現します。
それに比べて、月は直径が半度です。
同氏によると、ASKAPを超えて、電波から赤外線、可視光線、ガンマ線、X線まで、あらゆる波長で同様の解像度を達成することが目標だという。
「天体物理学全体が今や非常に広いスペクトルを扱っています」と彼は説明した。「波長の違いによって、天体内部で起こっている物理現象についてそれぞれ異なる手がかりが得られるのです。」
しかし、全てを持っていくことはできない
現在稼働している 12 個のアンテナには、フェーズド アレイに 188 個の受信機があり、1 秒あたり 15 億サンプルを取得して 5.2 TB/秒のデータを生成しているため、何かが起こらなければなりません。
ASKAP にとって、最初の難しい決断は次の通りです。オーストラリアの他の電波望遠鏡とは異なり、36 基のアンテナすべてが稼働すると、生のデータをアーカイブに保存できなくなります。
「パークスやナラブリのような従来の望遠鏡では、データを収集し、保存し、アーカイブ化し、永久に保存します」と彼は述べ、それは新しい分析技術が開発されるにつれて、天文学者は生データに戻って再処理できることを意味する。
そして、生のデータを画像に変換することは、現時点では、データを管理可能なレベルまで削減する方法です。
「最初のデータストリームと、パウジーセンターでディスクに書き込むデータとの間には、膨大な量の高速電子機器が介在しています」とマコーネル氏は説明した。
「電波画像を作成するには、フィールドにおける空間相関関数を測定する必要があります。2つのアンテナをペアにして、それぞれのアンテナから空の同じ部分を観測し、2つの信号をサンプルごとに掛け合わせます。」
掛け算が終わったら、「5秒または10秒間、単純に積を加算します。」
これが画像の作成であり、データの削減でもあります。最終的な成果物はディスクに書き込まれるものです。
マコーネル氏が言及する高速電子機器は、（科学者が言うのは明白だからといって批判するわけではないが）相関器と呼ばれるものである。
ASKAPの相関器は、毎秒テラバイトを毎秒メガバイトに変換します。画像：CSIRO
ここでどれだけの削減が行われるかは驚異的です。「5.2 テラバイト/秒で入力され、ディスクに書き出す時点で 22 メガバイト/秒まで低下します。」
廃棄されるデータは膨大で、廃棄されるのはこれだけではありません。パースにあるパウジー・スーパーコンピューティング施設では、ASKAPの完全運用開始に向けて準備を進めていますが、相関器の容量をテラバイトからメガバイトへと削減しても、まだ全てを保管することはできません。これは別の開発作業であり、ASKAPの完全運用、そして将来的にはオーストラリアがSKAに完全参加できるよう、多くの作業が進行中だとマコーネル氏は述べました。
「私たちの目標は、リアルタイムで実行され、画像を生成し、“生”データを破棄する処理ソフトウェアを開発することです。画像を分析し、どの画像を残すかを判断することで、このデータ削減効果をさらに高めることができますが、まだその段階には至っていません」と彼はThe Register紙に語った。®
