ALMA on asennettu yhteen planeetan äärimmäisimmistä ympäristöistä ja käyttää 66 antennia, korkealla sijaitsevaa supertietokonetta ja infrastruktuuria, jonka energiankulutus vastaa keskikokoisen kaupungin energiankulutusta.
Sisältö
ALMA on asennettu yhteen planeetan äärimmäisimmistä ympäristöistä ja käyttää 66 antennia, korkealla sijaitsevaa supertietokonetta ja infrastruktuuria, joka kuluttaa energiaa keskikokoisen kaupungin verran.
5000 metrin korkeudessa Atacaman autiomaassa sijaitsee yksi vaikeimmista koskaan rakennetuista tieteellisistä laitoksista: ALMA –radioteleskooppi. Se toimii olosuhteissa, joissa ihmiskeho kärsii alhaisesta happipitoisuudesta ja joissa jokainen tekninen yksityiskohta on suunniteltava huolellisesti, jotta vikoja ei synny.
Sen toiminta perustuu keinotekoisen hapen käyttöön, ihmisten oleskeluajan tiukkaan valvontaan ja laajamittaiseen energiainfrastruktuuriin. Energiankulutus saavuttaa tason, joka on verrattavissa 50 asukkaan kaupungin kulutukseen, mikä on harvinaista jopa suurten tutkimuslaitosten keskuudessa.
Nämä laajamittaiset tutkimukset vahvistavat havainnot, jotka ovat auttaneet muuttamaan käsitystämme planeettojen, galaksien ja mustien aukkojen muodostumisesta, asettaen ALMA:n modernin astronomian keskiöön.
Mitä tapahtui ja miksi se herätti huomiota?
ALMA-teleskooppi asennettiin korkealle, koska tällä alueella on yksi planeetan kuivimmista ilmastoista. Alhainen kosteus on välttämätön millimetri- ja submillimetriaaltojen sieppaamiseksi, jotka estyvät helposti ilmakehän vesihöyryssä.
Tämä tieteellinen etu aiheuttaa merkittäviä vaikeuksia. Chainantorin tasangolle ovat tyypillisiä jyrkät lämpötilanvaihtelut, voimakkaat tuulet ja harva ilma, mikä luo olosuhteet, jotka vaativat epätavallisia ratkaisuja ihmisten ja laitteiden häiriöttömän toiminnan varmistamiseksi.
Edistyneiden tieteellisten saavutusten ja äärimmäisten olosuhteiden yhdistelmä on tehnyt observatoriosta maailmanlaajuisen esimerkin insinööriteknisten ratkaisujen soveltamisesta epäsuotuisissa olosuhteissa.
Miksi korkealla lentämiseen tarvitaan lisähappi ja tiukat protokollat.
Antenni ja tekninen rakennus sijaitsevat 5000 metrin korkeudessa, jossa hapen saatavuus on jyrkästi vähentynyt. Tällaisissa olosuhteissa jopa yksinkertaisimmatkin toimet muuttuvat fyysisesti rasittaviksi ja potentiaalisesti vaarallisiksi.
Riskien vähentämiseksi kompleksissa käytetään sisätiloissa hapen rikastamisjärjestelmiä ja rajoitetaan ihmisten oleskelua kriittisen tärkeillä alueilla. Suurin osa toiminnoista suoritetaan etäohjauksella, mikä vähentää tarvetta olla jatkuvasti paikalla.
Operatiivinen tukikohta sijaitsee 2900 metrin korkeudessa… se on edelleen suuri korkeus, mutta turvallisempi pitkiä lentoja varten. Tällainen jako on osa strategiaa, jonka tarkoituksena on säilyttää miehistön terveys.
Kuinka 66 antennia toimivat yhtenä jättimäisenä teleskoopina.
ALMA koostuu 66 antennista, joista 54:n halkaisija on 12 metriä ja 12:n 7 metriä. Ne kaikki toimivat synkronisesti muodostaen yhden suuren virtuaalisen laitteen.
Antenneja voidaan siirtää jopa 2000 tukikohdan päähän, jotka ovat jakautuneet tasangolle. Valitusta kokoonpanosta riippuen niiden välinen etäisyys voi olla jopa 16 kilometriä, mikä vaikuttaa suoraan havaintojen tarkkuuteen.
Tämän järjestelmän avulla voimme saada kaiken suurista kaasupilvien kartoista erittäin yksityiskohtaisiin kuviin planeettojen muodostumisalueista, mikä on mullistanut havainnoivan tähtitieteen standardit.
Kaupungin mittakaavassa energiaa tarvitaan kaikkien järjestelmien toiminnan ylläpitämiseen.
ALMA:n toiminnan ylläpitämiseen tarvitaan teollisuustason energiaa. Projekti rakennettiin noin 1,4 miljardin Yhdysvaltain dollarin investoinnilla, mikä heijastaa syrjäisessä aavikkoalueella asennetun infrastruktuurin monimutkaisuutta.
Observatorio toimii omalla voimalaitoksellaan, jonka teho on noin 5,7 MW. Kun otetaan huomioon varajärjestelmät, jotka varmistavat jatkuvan toiminnan, kokonaisenergiabudjetti on 6,7 MW, mukaan lukien kaikki asemat ja järjestelmät.
Tässä osassa selitetään, miksi energiankulutus on verrattavissa keskikokoisen kaupungin energiankulutukseen, koska siinä on antenneja, tietoliikennejärjestelmiä, ohjauskeskuksia, kryogeenisiä järjestelmiä ja elossapitojärjestelmiä.
Supertietokone, joka toimii 5000 metrin korkeudessa.
ALMA:n perustana on korrelaattori – supertietokone, joka on asennettu teknisessä rakennuksessa 5000 metrin päässä siitä. Se yhdistää kaikkien antennien vastaanottamat signaalit lopullisten kuvien luomiseksi.
Järjestelmä pystyy suorittamaan noin 17 petatavua sekunnissa, mikä vastaa 17 biljoonaa operaatiota sekunnissa, ja tekee siitä yhden korkeimmalla toimivista supertietokoneista planeetalla. Tämä mittava käsittely muuntaa kaukaisesta avaruudesta tulevat erittäin heikot signaalit arvokkaaksi tieteelliseksi dataksi.
Löydöt, jotka ovat nostaneet ALMA:n tieteen keskiöön.
Vuonna 2014 ALMA-teleskooppi paljasti aiemmin tuntemattomia yksityiskohtia HL Tauri -tähden protoplanetaarisesta kiekosta, paljastaen renkaita ja aukkoja, jotka viittaavat siihen, että planeettojen muodostuminen on vielä varhaisessa vaiheessa.
Observatorioon kuuluu myös Event Horizon Telescope -teleskooppi, jonka avulla vuonna 2019 saatiin ensimmäinen historiassa kuva mustasta aukosta, mikä oli yksi modernin astronomian tärkeimmistä virstanpylväistä.
Lisäksi ALMA on mahdollistanut monimutkaisten molekyylien tunnistamisen tähtienvälisessä avaruudessa ja kaukaisten galaksien kartoittamisen, mikä on auttanut meitä ymmärtämään, miten maailmankaikkeus on kehittynyt miljardien vuosien aikana.
Miksi ALMA on tullut tieteen symboliksi planeetan laidalla.
ALMA toimii siellä, missä se on välttämätöntä ihmiskeholle: keinotekoisen hapen järjestelmässä, jossa energiaa on saatavilla kaupunkien mittakaavassa ja jossa mikä tahansa logistinen ongelma voi vaarantaa kuukausien tieteellisen työn.
Yhdistelmä 66 antennia ja korkealla sijaitsevia supertietokoneita, joiden energiankulutus on verrattavissa koko kaupungin kulutukseen, osoittaa, että kylmän maailmankaikkeuden havainnoimiseksi on ensin hallittava yksi maapallon äärimmäisimmistä ympäristöistä.
Tämän yhdistelmän ansiosta ALMA on tullut maailmanlaajuiseksi esikuvaksi siitä, kuinka tiede, tekniikka ja raskas infrastruktuuri yhdistyvät ihmiskunnan tietämyksen rajojen laajentamiseksi.
