Недавний запуск BlueWalker 3, прототипа спутниковой группировки BlueBird, повышает вероятность того, что яркие спутники загрязнят наше ночное небо. BlueWalker 3, занимающий площадь в 64 квадратных метра, является самым большим коммерческим спутником связи на низкой околоземной орбите. А еще он очень яркий.

За последние несколько лет темпы запуска спутников ускорились. SpaceX отправила на орбиту тысячи спутников Starlink, которые предоставляют интернет-услуги. Как только спутники Starlink рассеиваются и выходят на свои рабочие орбиты, они приближаются к пределу того, что можно увидеть невооруженным глазом. Однако такие спутники достаточно яркие, чтобы оставлять следы на изображениях, сделанных с помощью телескопов. Эти следы затеняют звезды и галактики, а короткие переходные явления, такие как короткие вспышки от гамма-всплесков, могут быть потеряны.

Хотя Starlink является крупнейшей эксплуатируемой спутниковой группировкой, планируются и другие. Blue Origin планирует запустить более 3200 спутников Project Kuiper, а AST SpaceMobile планирует запустить 100 спутников BlueBird.

Недавно запущенный прототип BlueBird, BlueWalker 3, вызвал неподдельную тревогу среди астрономов. Хотя BlueWalker 3 изначально был довольно слабым, он развернул коммуникационный массив площадью 64 квадратных метра. Его поверхность очень хорошо отражает солнечный свет, и BlueWalker 3 теперь такой же яркий, как некоторые из самых ярких звезд на ночном небе.

Большое количество спутников такой яркости может оказать огромное влияние на профессиональную астрономию. Кроме того, многие из этих спутников вещают на радиочастотах, которые могут создавать помехи радиоастрономии, передавая радиоволны над удаленными участками, где радиообсерватории наблюдают за небесами.

Что произойдет дальше, неизвестно. Международный астрономический союз сообщил о своей тревоге по поводу спутниковых созвездий и, в частности, BlueWalker 3. Однако при утверждении спутниковых группировок Федеральная комиссия связи США мало учитывала их воздействие на окружающую среду. Недавно Счетная палата правительства США отметила это как серьезную проблему, но неясно, приведет ли это к каким-либо изменениям.

Первоистоник: Международный Астрономический Союз

https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau2211/

Суперкомпьютерный центр Pawsey готовится к наплыву данных с радиотелескопа SKA

Радиоастрономия — почтенная наука, связанная с изучением космоса и имеющая почти вековую историю. Но современные радиотелескопы очень сложны и генерируют огромные объёмы данных, обработать которые может только суперкомпьютер. Суперкомпьютерный центр Pawsey, расположенный в австралийском городе Перт, готовится к такому «наводнению», источником которого должен стать массив телескопов SKA.

https://www.skatelescope.org/

Название проекта SKA расшифровывается как Square Kilometre Array — «антенный массив площадью в квадратный километр». Это крупнейший международный проект в области радиоастрономии, предусматривающий создание радиоинтерферометра с невиданной ранее площадью антенного поля. На самом деле с девяностых годов проект был существенно доработан, и теперь собирающая площадь SKA существенно превышает эту цифру. https://www.skatelescope.org/news/green-light-for-ska-constr...

Комплекс, включающий в себя сотни антенн и сотни тысяч элементов низкочастотного апертурного массива, будет располагаться сразу на двух континентах, в наиболее отдалённых местах Австралии и Южной Африки — для минимизации радиопомех, создаваемых современной человеческой деятельностью.

Сооружение SKA одобрено примерно неделю назад, но проект весьма масштабен. Полного окончания работ следует ожидать к концу текущего десятилетия, но готовиться к наплыву данных, поступающих со столь продвинутого радиотелескопа следует уже сейчас. Об этом объявил суперкомпьютерный центр Pawsey, расположенный в нескольких сотнях километров от будущей австралийской части SKA и обязанный своему рождению в 2014 году именно этому проекту.

Центр Pawsey успешно получил финансирование в объёме $70 млн, которые будут потрачены на замену и обновление сетевой и вычислительной инфраструктуры, а также систем хранения данных. Поставщиком нового оборудования является HPE Cray, будущий суперкомпьютер уже получил имя Setonix, в честь симпатичного австралийского зверька, известного как квокка.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Квокка

Новый суперкомпьютер будет использовать технологию HPE S3

Существующие мощности центра Pawsey оцениваются примерно в 1,8 Пфлопс, но Setonix будет в 30 раз мощнее и разовьет 50 Пфлопс, став быстрейшим суперкомпьютером Австралии. Объем объектных СХД в его составе достигнет 60 Пбайт — и это радует сотрудников Pawsey, ведь даже сейчас, на 20% вычислительных мощностей центра, относящихся к астрономическим задачам, приходится 80% всего объёма данных. В настоящее время эти данные поступают с другого радиотелескопа, MWA.

Стоит отметить, что данные поступают не в «сыром» виде — у MWA есть собственный ЦОД, заключённый в клетку Фарадея для предотвращения влияния на работу антенного комплекса. За обработку поступающего «сырья» отвечает массив на базе ПЛИС и графических ускорителей, причём это одна из крупнейших ПЛИС-систем в мире. И уже сейчас ясно, что более масштабная радиоастрономия требует перемены подхода к хранению и перемещению данных.

Технические параметры будущего радиоастрономического комплекса SKA

Ранее достаточно было простой калибровки, оцифровки и сохранения поступающих сигналов с помощью ленточных библиотек для последующей обработки, поскольку объёмы варьировались в пределах от гигабайт до терабайт. Но сейчас речь идёт уже о петабайтах, и для анализа таких массивов требуется настоящий суперкомпьютер. В рамках проекта ASKAP центр Pawsey совместно с HPE Cray разрабатывает платформу, способную справиться с таким потоком, причём речь идёт, в том числе, и об обработке в реальном времени. https://servernews.ru/1023311

Два года назад в космосе завершилась работа российского спутника «Спектр-Р» — основы астрофизического проекта «РадиоАстрон». Сейчас ему на смену пришел космический телескоп «Спектр-РГ», а в разработке находятся еще две обсерватории «Спектр-УФ» и «Миллиметрон». Давайте посмотрим зачем «Роскосмос» и Российская академия наук создают эти телескопы, и как движется их реализация.

Начнем издалека, чтобы разобраться почему астрономам недостаточно обычных телескопов на Земле.

▍Что такое многоспектральная астрономия?

Как и в древности, сегодня для человека главный метод получения знаний об окружающей Вселенной — это наблюдения колебаний электромагнитного поля или электромагнитного излучения. Сначала человек просто изучал окружающее пространство уникальным природным средством — глазами. Но наши глаза видят очень узкий диапазон длинн волн электромагнитных колебаний, в том диапазоне, в котором наше Солнце излучает ярче всего, а атмосфера Земли лучше всего пропускает — видимом.

Наука открыла людям возможность смотреть вокруг себя и в других диапазонах. В зависимости от длины волны электромагнитные колебания мы называем по разному. Длинные волны — от километров до сантиметров — это «радио». Например FM радиоволна имеет длину около 3 метров, сотовая связь — 16 см, микроволновки — 12 см, а экспериментальная сеть 5G в Сколково — 6 см.

Если длина волны укорачивается меньше сантиметра, и составляет миллиметры или их доли — это уже миллиметровый диапазон излучения. Это такое переходное состояние между радио и светом. Если укорачивать волны дальше, то получим инфракрасное «тепловое» излучение, потом видимый свет, потом ультрафиолет, рентген и самое жесткое и энергичное излучение — гамма. Всё это и называется «спектр электромагнитного излучения». Наверно у всех в школьных кабинетах физики висели такие графики:

Из них хорошо видно насколько малую часть реальной информации об этом мире воспринимают наши глаза — всего семь цветов, которые мы видим как радугу. Всё остальное и без науки — во тьме.

Электромагнитные волны создаются в процессах связанных с выделением и передачей энергии, а из далекого космоса к Земле долетает только то, что было выброшено какими-то масштабными событиями: взрывами сверхновых, аккреционными дисками черных дыр, воздействием космической радиации на газ и пыль… И каждое событие соответствует своей спектральной «подписи». Излучение звезды зависит от её температуры и состава, например, Солнце имеет пик яркости в диапазоне видимого света, а в гамма-диапазоне почти «черное». Молодые звезды — «синие», старые — «красные». Далёкие квазары светят практически во всём спектре.

То, что мы воспринимаем глазами как цвета, это просто электромагнитные колебания разной длины волны, например длина волны красного света — 650 нанометров, а синего — 450 нанометров. По такому же принципу ученые создают цветные картинки из снимков в тех диапазонах излучения, в котором наши глаза не видят вообще, например в инфракрасном или ультрафиолете, или даже рентгене.

Излучение, которое достигает Земли, далеко не всегда прямо совпадает с тем, которое покинуло источник. Разница зависит от скорости источника относительно приемника, расстояния и свойств среды между ними. И только учет всего комплекса факторов позволяет извлекать огромный объем данных о близком и далёком космосе: изучать строение, движение и эволюцию звезд, находить экзопланеты и черные дыры, наблюдать процессы в ядрах галактик, измерять расстояние в галактических и галактических масштабах, изучать свойства межгалактического и межзвездного пространства, заглядывать в прошлое галактик на миллиарды лет… В конечном счёте, лучше понимать Вселенную, в которой мы живём. Поэтому нам и нужны многоспектральные «глаза». (Крайне рекомендую книгу на эту тему «Многоканальная астрономия»).

▍Зачем запускать телескопы в космос?

В межзвездном пространстве электромагнитные волны переживают воздействия от гравитационных волн, межзвездной плазмы, газа и пыли, но самое серьезное препятствие на пути к Земле — это наша атмосфера. Её плотность сопоставима с десятью метрами воды, поэтому нам не страшна космическая радиация, но астрономам интересна именно она. Даже если в небольшой телескоп взглянуть на звёзды с Земли, то можно увидеть рассеивающий эффект воздуха, а для некоторых электромагнитных волн (жесткий УФ, рентген, гамма) воздух вообще непрозрачен.

Для снижения воздействия атмосферы, астрономы стараются забраться как можно выше в горы, чтобы сократить слой воздуха. Кроме того, приходится скрываться от цивилизации, которая поднимает пыль, светит в небо прожекторами, шумит в радиодиапазоне, а сейчас ещё заваливает небо сотнями рукотворных «звёзд» — спутниками.

Поэтому только космонавтика дает наилучшую среду для изучения свойств обозримой Вселенной — космоса во всех доступных диапазонах.

▍«Спектры»

Ученые Советского Союза в 80-е годы прошлого века запланировали масштабную астрофизическую программу «Спектр», которая предполагала запуск целой серии тяжелых космических телескопов. Наблюдение планировалось в радио, миллиметровом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентген и гамма диапазонах. Соответственно телескопы получили литеры: Р, М, ИК, УФ, РГ. К сожалению, в приоритетах советской космонавтики 80-х гг была гонка с Америкой: станции «Мир», «Энергия-Буран», безумное количество спутников-шпионов… СССР запускал по две ракеты в неделю, но не для науки. Лишь пара телескопов была запущена в 80-х: «Астрон», и «Гранат», но «Спектры» оставались только в мечтах наших астрономов.

Потом Советский Союз распался, пришли «лихие девяностые», в которые каждый лихачил как мог. Например специалисты Астрофизического центра Физического института имени Лебедева собрали прототип телескопа КРТ-10 в Пущино, и приступили к наземным испытаниям.

Технически это был РТ-10, поскольку «К» значит «космический», а наземный прототип в космос не летел. Но работа была вознаграждена. Астрофизикам, физикам и инженерам удалось-таки создать и запустить в 2011 году первый из «Спектров» — «Р», т.е. «радио».

Его запуск открыл международную программу исследований методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой — «РадиоАстрон». Главное преимущества такого метода, в возможности наблюдать с беспрецедентным угловым разрешением наиболее яркие в видимой Вселенной источники радиоизлучения. Семь с половиной лет исследований дали свои результаты в исследованиях квазаров, пульсаров, межзвездной и межгалактической среды.

На мой взгляд, главная уникальность «РадиоАстрона» была в том, что он в принципе полетел несмотря на обстоятельства, в которых создавался в 90-е и 2000-е. Наиболее важную роль в этом достижении сыграл Николай Кардашев, который в 50-х годах был соавтором работы теоретически обосновавшей создание гигантских радиотелескопов-интерферометров, а в последние десятилетия своей жизни весь свой авторитет вложил в запуск «РадиоАстрона». Разработанная с участием Кардашева технология РСДБ значительно расширила возможности радиотелескопов за счет их объединения в решетки-интерферометры. Теперь много антенн могли работать как одна большая.

Причем их можно объединять не только напрямую, но и удаленно, т.е. создавать радиотелескопы-интерферометры диаметром 12 тысяч километров. Это не опечатка, всё правильно: радиотелескоп размером 12 тыс км. РСДБ позволяет объединять антенны размещенные по всей Земле, а значит пределом выступает только её диаметр.

Космический «РадиоАстрон» позволил увеличить размер радиоинтерферометра до 340 тыс км, и Кардашев стал свидетелем его успешной работы. Позже, та же технология, примененная уже европейскими и американскими учеными дала «фотографию тени черной дыры».

Другие «Спектры» тоже двигались вперед, например 1,7-метровое зеркало для ультрафиолетового телескопа уже изготовлено на Лыткаринском заводе оптического стекла, а его гигантская труба, размером с автобус, не первый год ждет своего часа на НПО им. С.А. Лавочкина. Правда были проблемы с финансированием и санкционной электроникой, но, вроде бы, их смогли решить.

Рентгеновский «Спектр-РГ», после многочисленных задержек и проблем полетел-таки в 2019 г. и сейчас радует мировую науку. Это тоже телескоп с тяжелой судьбой, которая требует отдельного рассказа. Сложности в его создании привели в выпадению «Г» из его научной программы, т.е. он наблюдает только в рентгене, а для гамма-диапазона не предназначен, но название решили не менять, чтобы не получился второй «Спектр-Р».

В отличие от «РадиоАстрона» рентгеновский телескоп наблюдает не отдельные источники излучения, а ведет картографирование всего видимого небосвода.

«Спектр-РГ» — это тоже международный проект, но если у «РадиоАстрона» иностранное участие заключалось в наземной поддержке, то в рентгене наблюдает два телескопа: российский и германский. За каждые полгода работы «Спектра-РГ» составляется полная карта небосвода, и чем дольше ведутся наблюдения, тем большего «проникновения» добьются телескопы и больше источников рентгеновского излучения будет картографировано.

Про «Спектр-РГ» мы обязательно поговорим отдельно. Нам же осталось упомянуть о самом сложном, и самом «долгом» «Спектре» — «Миллиметроне». Его разработкой сегодня заняты создатели «РадиоАстрона», которым помогает накопленный в прежнем проекте опыт.

Миллиметровый диапазон не менее важен для изучения космоса, в нем светятся облака межзвездной пыли, и другие холодные объекты. Удобство миллиметрового диапазона ещё и в том, что в телескоп может наблюдать как самостоятельно, так и применяя технологию РСДБ. Пока наблюдения в миллиметровом диапазоне ведутся с Земли из высокогорных районов, например в Чилийских Андах расположен массив миллиметровых телескопов ALMA.

Если запустить «Миллиметрон», то совместно с ALMA он сможет на порядки повысить детализацию наблюдений. С ним или отдельно можно намного точнее рассмотреть окрестности черных дыр и определить нет ли среди них «кротовьих нор»; измерить спектральные искажения реликтового излучения и заглянуть в ранее недоступное наблюдению прошлое Вселенной; определить содержание сложных органических молекул в соседних звездных системах, и даже попытаться найти сферы Дайсона, т.е. более развитые и древние инопланетные цивилизации… Каждое из этих направлений — отдельный прорыв в знаниях о свойствах Вселенной, и поучаствовать в исследованиях уже сейчас готовы европейцы, корейцы и китайцы, несмотря на довольно ранний этап готовности проекта.

https://habr.com/ru/company/ruvds/blog/563520/

Астрономы открыли 8 миллисекундных пульсаров, расположенных внутри плотных группировок звезд, известных как «шаровые скопления», используя для наблюдений южноафриканский радиотелескоп MeerKAT.

Миллисекундные пульсары представляют собой нейтронные звезды, самые компактные звезды, известные науке, которые вращаются вокруг своей оси со скоростью порядка 700 оборотов в секунду. Это открытие стало первым открытием миллисекундных пульсаров, сделанным при помощи антенн комплекса MeerKAT, а его авторами стали члены двух международных коллабораций, TRAPUM и MeerTIME.

Миллисекундные пульсары представляют собой экстремально компактные звезды, состоящие в основном из нейтронов, и они являются одними из наиболее плотных объектов Вселенной – их масса достигает сотен тысяч масс Земли, заключенных внутри сферы диаметром примерно в 24 километра; при этом они вращаются со скоростью порядка сотен оборотов в секунду. Эти объекты излучают поток радиоволн в ходе каждого оборота, подобно маяку. Формирование этих объектов более вероятно в условиях высокой плотности расположения звезд, в центрах шаровых скоплений.

Главный автор исследования Алессандро Ридольфи (Alessandro Ridolfi), исследователь-постдок из Национального астрофизического института, Италия, сказал: «Мы направили антенны решетки MeerKAT в сторону девяти шаровых скоплений звезд и открыли новые пульсары в шести из них». Пять из этих новых пульсаров входят в состав двойных систем и обращаются вокруг звезды-компаньона, причем одна из этих двойных систем представляет особый интерес. «Поскольку орбита компонентов этой системы имеет высокий эксцентриситет, а звезда-компаньон является весьма массивной, то можно предположить, что в системе имел место «обмен партнерами»: после близкого столкновения исходная звезда-компаньон была вытолкнута из системы, а ее место заняла новая звезда», - сказал Ридольфи.

Эти восемь новых пульсаров являются лишь «вершиной айсберга»: в ходе наблюдений, которые привели к их открытию, было задействовано лишь 40 из 64 антенн комплекса MeerKAT, при этом наблюдения проводились лишь в узких центральных областях шаровых скоплений звезд. Это исследование поможет ученым коллаборации TRAPUM (the TRAnsients and PUlsars with MeerKAT) лучше спланировать более подробный обзор неба с целью обнаружения пульсаров внутри шаровых скоплений звезд, который уже идет в настоящее время и в ходе которого задействованы все 64 антенны комплекса (что повышает чувствительность наблюдений), пояснили авторы работы.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.