El correlacionador de ALMA transforma una serie de antenas en un telescopio gigante.
Uno de los supercomputadores más poderosos del mundo ha sido instalado y
puesto a prueba a una gran altitud, en sus remotas instalaciones
ubicadas en los Andes del norte chileno. Esto marca uno de los hitos más
importantes en el camino hacia la culminación del Atacama Large
Millimeter / submillimeter Array (ALMA), el telescopio terrestre más
sofisticado de la historia. El correlacionador especializado de ALMA
tiene más de 134 millones de procesadores y efectúa hasta 17 mil
billones de operaciones por segundo, una velocidad que sólo se compara a
la supercomputadora más rápida de uso general en funcionamiento hoy en
día.
Vista gran angular del correlacionador de ALMA
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El correlacionador de ALMA, uno de los supercomputadores más
poderosos del mundo ha sido instalado y puesto a prueba a una gran
altitud, en sus remotas instalaciones ubicadas en los Andes del norte
chileno. Esta vista gran angular muestra algunos de los racks del
correlacionador en el Edificio Técnico del Sitio de Operaciones del
Conjunto ALMA. Esta fotografía muestra uno de los cuatro cuadrantes del
correlacionador. El sistema completo consta de cuatro cuadrantes
iguales, con más de 134 millones de procesadores, realizando hasta 17
mil billones de operaciones por segundo.
Crédito: ESO
Técnico trabaja en el correlacionador de ALMA a 5000 metros de altura
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El correlacionador de ALMA, uno de los supercomputadores más
poderosos del mundo ha sido instalado y puesto a prueba a una gran
altitud, en sus remotas instalaciones ubicadas en los Andes del norte
chileno. Enrique García, técnico del correlacionador, examina el sistema
mientras respira oxígeno de un tanque. El Sitio de Operaciones del
Conjunto (AOS, en su sigla en inglés), a una altura de 5000 metros sobre
el llano de Chajnantor en los Andes chilenos, es tan alto que sólo
existe la mitad del oxígeno que hay disponible a nivel del mar.
Crédito: ESO/Max Alexander
Luces brillando en el correlacionador de ALMA
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El correlacionador de ALMA, uno de los supercomputadores más
poderosos del mundo ha sido instalado y puesto a prueba a una gran
altitud, en sus remotas instalaciones ubicadas en los Andes del norte
chileno. Esta vista muestra las luces que brillan en algunos de los
racks del correlacionador en el Edificio Técnico del Sitio de
Operaciones del Conjunto. Esta fotografía muestra uno de los cuatro
cuadrantes del correlacionador. El sistema completo consta de cuatro
cuadrantes iguales, con más de 134 millones de procesadores, realizando
hasta 17 mil billones de operaciones por segundo.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Argandoña
El Edificio Técnico del AOS
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El Edificio Técnico del Sitio de Operaciones del Conjunto de ALMA
(AOS, por sus siglas en inglés), la construcción de alta tecnología a
mayor altitud del mundo, ubicada en el llano de Chajnantor a 5000 metros
de altura. Este edificio acoge al correlacionador de ALMA, uno de los
supercomputadores más poderosos del mundo. El correlacionador es una
pieza fundamental de ALMA, permitiendo que sus antenas, que pueden estar
separadas por un máximo de 16 kilómetros en el llano, trabajen juntas
como un solo telescopio gigante.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Caproni (ESO)
Tarjetas de circuitos con filtros digitales de última generación para el correlacionador de ALMA
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El correlacionador de ALMA, uno de los supercomputadores más
poderosos del mundo ha sido instalado y puesto a prueba a una gran
altitud, en sus remotas instalaciones ubicadas en los Andes del norte
chileno. ESO también proporcionó una parte esencial del correlacionador:
un conjunto de 550 tarjetas de circuitos con filtros digitales de
última generación, diseñado y elaborado específicamente para ESO, por La
Universidad de Burdeos en Francia. Con estos Bancos de Filtros
Sintonizables (TFB, por sus siglas en inglés), la luz que capta ALMA
puede dividirse en 32 veces más rangos de longitudes de onda que en el
diseño original, y cada uno de estos intervalos se puede ajustar con
gran precisión.
Crédito: ESO
Cableado para el correlacionador de ALMA
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El correlacionador de ALMA, uno de los supercomputadores más
poderosos del mundo ha sido instalado y puesto a prueba a una gran
altitud, en sus remotas instalaciones ubicadas en los Andes del norte
chileno. Esta fotografía muestra sólo algunos de los miles de cables
necesarios para conectar los racks electrónicos del correlacionador. El
sistema completo requiere 32.768 interfaces digitales rack a rack y
16384 cables para el transporte de las señales entre los racks.
Crédito: ESO
Checking electronics on the ALMA correlator at 5000 metre
Checking electronics on the ALMA correlator at 5000 metres elevation
Images
Technician Juan Carlos Gatica checks electronics on the ALMA
correlator. For this task, he's using supplemental oxygen at the high
altitude site.
Credit: Carlos Padilla, NRAO/AUI/NSF
El correlacionador es un componente esencial de ALMA, un telescopio
astronómico que comprende un conjunto de 66 antenas parabólicas. Sus 134
millones de procesadores combinan y comparan permanentemente débiles
señales de cuerpos celestes, recibidas por las antenas de ALMA que
poseen una separación de hasta 16 kilómetros, permitiendo que funcionen
como un solo telescopio gigante. La información recogida por cada antena
debe combinarse con los datos provenientes de cada una de las antenas
restantes. A su capacidad máxima de 64 antenas, el correlacionador
[1] debe realizar 17 mil billones de cálculos cada segundo
[2].
El correlacionador se construyó específicamente para esta tarea, pero
el número de cálculos realizados por segundo sólo se compara al
funcionamiento de los supercomputadores más veloces de uso general en el
mundo.
[3].
"Este desafío informático único requirió un diseño innovador,
tanto para los componentes individuales como para la arquitectura
general del correlacionador", dice Wolfgang Wild, Gerente del Proyecto ALMA para Europa y parte del equipo de ESO.
El diseño inicial del correlacionador, así como su construcción e
instalación, fue dirigido por el Observatorio Radio Astronómico Nacional
(NRAO), el principal socio norteamericano de ALMA. Este proyecto fue
financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF, por su
sigla en inglés), con la colaboración de ESO.
"La construcción e instalación del correlacionador es un hecho de
gran trascendencia para la culminación de la participación de Estados
Unidos en la construcción del proyecto internacional ALMA", dijo Mark McKinnon, Gerente del Proyecto ALMA para Norteamérica y parte del NRAO. "Los desafíos técnicos eran enormes, y nuestro equipo logró superarlos", agregó.
Como el socio europeo de ALMA, ESO también ha proporcionado una parte
fundamental del correlacionador: un versátil sistema completamente
nuevo de filtrado digital, concebido en Europa, que se incorporó al
diseño inicial del NRAO. La Universidad de Burdeos en Francia
[4]
diseñó y elaboró para ESO un conjunto de 550 tarjetas de circuitos con
filtros digitales de última generación. Con estos filtros, la luz que
capta ALMA puede dividirse en 32 veces más rangos de longitudes de onda
que en el diseño original, y cada uno de estos intervalos se puede
ajustar con gran precisión.
"Esta gran y perfeccionada flexibilidad
es fantástica, nos permite descomponer el espectro de luz que ALMA ve, y
así centrarnos sólo en las longitudes de onda necesarias para una
observación específica, ya sea reastreando las moléculas de gas en una
nube de formación estelar, o buscando algunas de las galaxias más
distantes en el Universo", dijo Alain Baudry, de la Universidad de Burdeos, líder del equipo europeo del correlacionador de ALMA.
Otro gran desafío fue la extrema localización de la máquina. El
correlacionador se encuentra en el Edificio Técnico del Sitio de
Operaciones del Conjunto de Antenas (AOS, por su sigla en inglés), la
instalación de alta tecnología ubicada a mayor altura en el mundo. A
5.000 metros, el aire se enrarece, por lo que se requiere el doble del
flujo normal de ventilación para enfriar el aparato, con un consumo de
unos 140 kilovatios de potencia. En este aire no se pueden utilizar
unidades de disco con sistemas giratorios para los computadores, ya que,
sus cabezales de lectura/escritura necesitan de un colchón de aire
generado por la rotación de los platos que impide que choquen contra sus
bandejas. Además, la actividad sísmica es común, por lo que el
correlacionador tuvo que ser diseñado para soportar las vibraciones
asociadas a los terremotos.
ALMA comenzó las observaciones científicas en 2011, con un conjunto
parcial de antenas. Una sección del correlacionador ya se utilizaba para
combinar las señales de dicho grupo, pero ahora el sistema se encuentra
completamente terminado. El correlacionador está listo para que ALMA
comience a operar con un mayor número de antenas, lo que aumentará la
sensibilidad y la calidad de imagen de las observaciones.
ALMA se encuentra prácticamente terminado y será inaugurado en marzo de 2013.
Notas
[1] El correlacionador de ALMA es uno
de dos sistemas de este tipo, que han sido incorporados en el complejo
de ALMA. El total de 66 antenas comprende un conjunto principal de 50
antenas (la mitad proporcionadas por ESO, y la otra mitad por NRAO) y un
conjunto complementario adicional de 16 antenas, denominado Conjunto
Compacto de Atacama (ACA, por sus siglas en inglés), aporte del
Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). Un segundo
correlacionador, construido por la empresa Fujitsu y entregado por NAOJ,
permite comparar los datos obtenidos solo por las 16 antenas del ACA de
manera independiente, excepto cuando algunas de estas antenas se
combinan con el resto de las 50 antenas principales del conjunto.
[2] 17 mil billones = 17 000 000 000 000 000.
[3] El récord actual en el ranking de los 500 supercomputadores más poderosos de uso general (
TOP500) lo tiene
Titan,
de la empresa Cray Inc. Éste es capaz de realizar 17.590 billones de
operaciones de cálculo por segundo. Es importante destacar que el
correlacionador de ALMA es un supercomputador especializado, por lo que
no es apto para este ranking.
[4] Este proyecto fue la continuación del trabajo
realizado en nuevos conceptos para el correlacionador, desarrollado por
la Universidad de Burdeos en conjunto con ASTRON en Holanda, y el
Observatorio de Arcetri, en Italia.
Información adicional
El radiotelescopio ALMA (the Atacama
Large Millimeter/submillimeter Array), una instalación astronómica
internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del
Este en cooperación con la República de Chile. La construcción y las
operaciones de ALMA a nombre de Europa se encuentran a cargo de ESO, a
nombre de Norteamérica son responsabilidad del Observatorio Radio
Astronómico Nacional (NRAO), que es operado por Associated Universities,
Inc. (AUI) y a nombre de Asia del Este corresponden al Observatorio
Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) es
el responsable de la unificación del proyecto, por lo que está a cargo
de la dirección general y la gestión de la construcción, así como
también de la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
ESO es la organización astronómica intergubernamental más importante
en Europa y el observatorio astronómico en tierra más productivo del
mundo. Cuenta con el respaldo de 15 países: Austria, Bélgica, Brasil,
República Checa, Dinamarca, Francia, Finlandia, Alemania, Italia,
Holanda, Portugal, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido. ESO lleva a
cabo un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y
operación de poderosas instalaciones para la observación astronómica en
tierra, permitiendo así a los astrónomos realizar importantes
descubrimientos científicos. ESO también juega un papel fundamental a la
hora de promover y organizar la cooperación para la investigación
astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas
en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el
Telescopio Muy Grande (VLT), el observatorio óptico más avanzado del
mundo y dos telescopios de rastreo. El Telescopio de Rastreo Óptico e
Infrarrojo (VISTA, por sus siglas en inglés), el más grande del mundo en
su tipo, realiza sondeos del cielo en longitudes de onda infrarrojas, y
el Telescopio de Rastreo del VLT (VST), es el de mayor tamaño diseñado
para rastrear de manera exclusiva los cielos en luz visible. ESO es el
socio Europeo de un revolucionario telescopio llamado ALMA, el proyecto
astronómico de mayor envergadura en la actualidad. ESO se encuentra
planificando la construcción y desarrollo de un Telescopio
óptico/infrarrojo de 39 metros. El E-ELT (Telescopio Europeo
Extremadamente Grande) será “el ojo más grande del mundo en el cielo”.
Enlaces
Contactos
Francisco Rodríguez
Observatorio Europeo Austral (ESO)
Santiago, Chile
Tlf.: +562 24633019
Correo electrónico:
frrodrig@eso.org
Alain Baudry
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Université Bordeaux
Floirac, France
Tlf.: +33 5 57 77 61 62
Correo electrónico:
baudry@obs.u-bordeaux1.fr
Douglas Pierce-Price
Public Information Officer, European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
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John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, USA
Tlf.: +1 434 244 6816
Correo electrónico:
jstoke@nrao.edu
Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1253.
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ESOcast 51: Todos los sistemas listos para el supercomputador ubicado a mayor altitud
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Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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