Firma GMV uzyskała kontrakt na opracowanie skal czasowych teleskopów SKA

Firma GMV zdobyła kontrakt na opracowanie skal czasowych dla dwóch przełomowych teleskopów Obserwatorium SKA (SKAO). SKAO to organizacja międzyrządowa z siedzibą główną na terenie Wielkiej Brytanii, w historycznej lokalizacji Obserwatorium Jodrell Bank niedaleko Manchesteru. Misją SKAO jest zbudowanie i obsługa najnowocześniejszych radioteleskopów, które zmienią nasze rozumienie Wszechświata oraz dostarczą licznych korzyści społeczeństwu poprzez globalną współpracę i innowacje.

Teleskopy SKA będą obsługiwać dwa różne zakresy częstotliwości. SKA-Mid, zestaw 197 tradycyjnych anten talerzowych, powstaje obecnie w regionie Karru na terenie Republiki Południowej Afryki, natomiast SKA-Low, zestaw 131 072 mniejszych anten przypominających drzewa, budowany jest w Australii Zachodniej, w krainie Wajarri Yamaji. W przypadku każdego teleskopu poszczególne czasze i anteny współpracują ze sobą, tworząc jeden wielki układ, a sygnały łączone są cyfrowo. Obydwa układy zostaną rozmieszczone na dużych odległościach, przy czym najdalsze anteny będą od siebie oddalone o 150 km na terenie Republiki Południowej Afryki i 74 km w Australii. 

Wykorzystując najnowocześniejsze technologie, w tym jedne z najszybszych superkomputerów na świecie, teleskopy te umożliwią niezwykle szczegółowe badanie Wszechświata, odkrywając środowiska wokół czarnych dziur, śledząc wędrówki fal grawitacyjnych i pozwalając na przeprowadzanie wielu innych ambitnych badań naukowych.

Ze względu na ogromną ilość danych, które będą musiały być przenoszone, przetwarzane, przechowywane i dystrybuowane do użytkowników końcowych na całym świecie, projekt SKA uznawany jest przez wielu za największe wyzwanie związane z big data. Średnio 8 terabajtów danych na sekundę przesyłanych będzie z teleskopów na odległość setek kilometrów. To około 65 000 razy szybciej niż szacowana średnia prędkość szerokopasmowego Internetu domowego w 2023 r. 

Ponieważ sygnały z kosmosu docierają do każdej anteny w nieco innym czasie, należy je najpierw odpowiednio dopasować. Osiąga się to dzięki wysoce precyzyjnym zegarom atomowym, które oznaczają czas dotarcia każdego sygnału. Każdy teleskop SKA (SKA-Mid i SKA-Low) obsługuje centralny system zegarowy zwany skalą czasową. Każda poszczególna skala czasowa składa się z trzech ultrastabilnych zegarów, zwanych maserami wodorowymi, oraz dodatkowego sprzętu i oprogramowania. Sygnały wytwarzane przez masery są stale ze sobą porównywane w celu wykrycia niedokładności, a także zestawiane i dopasowywane za pośrednictwem satelity do czasu UTC, monitorowanego przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM).

Aby wesprzeć misję SKAO, w ramach niniejszego kontraktu firma GMV zaprojektuje, wyprodukuje, zainstaluje i uruchomi operacyjne skale czasowe do dystrybucji czasu w obu lokalizacjach teleskopów SKA. Projekt będzie realizowany od lutego 2024 do października 2027 r. Firma GMV wdroży system operacyjny SKA-Mid w Republice Południowej Afryki w lutym 2026 r., a system SKA-Low w Australii w czerwcu 2026 r. Po fazie wdrożeniowej następuje okres monitorowania i wsparcia.

Ricardo Píriz, dyrektor Sekcji ds. Czasu i Częstotliwości w GMV w Wielkiej Brytanii, powiedział: „Firma GMV współpracuje z międzynarodową społecznością w zakresie metrologii czasu od ponad 20 lat. Utrzymujemy własną atomową skalę czasową, która jest dopasowywana do czasu UTC w ciągu zaledwie kilku nanosekund oraz wykorzystywana operacyjnie między innymi do monitorowania dokładności czasu rozpowszechnianego przez system GPS i Galileo. Projekt skal czasowych SKA zmienia reguły gry dla GMV i stanowi dla nas doskonałą okazję do przeniesienia na wyższy poziom naszej wiedzy specjalistycznej w zakresie generowania oraz dystrybucji czasu i częstotliwości. Jesteśmy podekscytowani współpracą z SKAO przy dostarczaniu tak doskonałego systemu zegarowego dla teleskopów SKA”.

Jill Hammond, kierowniczka projektu SKA-Low ds. synchronizacji, timingu i sieci, podsumowała tę inicjatywę następującymi słowami: „Skala czasu SKA stanowi podstawowy element systemu teleskopów, zaś nasze wymagania są bardzo rygorystyczne. Zważywszy na kluczowe znaczenie dysponowania precyzyjnym czasem w teleskopach, niezwykle ważne było to, abyśmy wdrażali, obsługiwali i utrzymywali naszą własną skalę czasu oraz zarządzali nią; nie możemy tego dokonać za pomocą gotowego rozwiązania, dlatego skala czasu GMV jest dostosowywana do naszych unikalnych wymagań. Nie możemy się doczekać współpracy z GMV przy realizacji tego ambitnego projektu i dostarczenia pierwszego rozwiązania tego typu”.