FAST落成 曙光助力中国“天眼”开启

  馈源舱由六个高达180~200米的金属塔上的钢索牵引

  可移动的馈源舱带来了新问题。牵引馈源舱的钢索、以及提供供电和信号传输的电缆和光缆需要反复伸长和缩短,需要较高的强度和抗疲劳度。例如,钢索的强度要达到国标的2.5倍,而光缆要承载6.6万次拉伸。据FAST工程总工艺师王启明介绍,经过技术攻关以及和国内企业合作,FAST最终实现了这样的目标,这不得不说是一个技术上的突破。

  “天眼”望向太空,不仅要看得远,还要看的准。

  据FAST工程测量与控制系统总工朱丽春介绍,FAST不仅是全球最大的,也是精度最高的射电望远镜。FAST具有24个基墩,用来架设高精度的激光测量设备。每一个三角形反射面的顶点都有一个激光测量标靶,通过基墩上激光测量设备来测量反射面上的测量靶标,就可以准确知道每个三角形顶点的位置,进而进行位置的调整。

  黄色立柱即为FAST基墩

  “FAST最震撼的是精准度,达到了毫米级基准,其实真正难的是在这里”,朱丽春说,24个基墩在FAST中起到了“位置基准”的作用,所有测量都是参考基墩。基墩已经打到了基岩,并且采用双桶结构,极其稳定,自建成以来变形不超过1毫米。

  而馈源舱的位置也分为粗调和精调,粗调是通过六条钢索牵引到大概的位置,然后通过GPS定位和激光测量进行精调。“馈源舱的精度达到了亚毫米级,是国内的最高精度级别”。

  曙光为“天眼”接上“大脑”

  FAST的目标是为了接收宇宙信号,其接收到的信号要传输到数据中心进行处理,才能从中发现有用的信息。如果将FAST看作是人类望向太空的“天眼”,那么超级计算机的接入就像是给“天眼”连接上了计算“大脑”,将FAST探测到的未知信息处理成人类可解读的内容。

  天文学作为最先经历信息爆炸的科学领域之一,历来以数据量大、数据类型复杂见称。而FAST作为射电天文学界毋庸置疑的“世界第一天眼”,其对数据存储与计算的需要同样也是“天文级”的。

  据FAST工程接收机与终端系统副总工刘鸿飞介绍,FAST工作频段在70MHz到3GHz之间,如果是全频道接收,每秒的数据量为就达到几个GB,全天候监控的数据量将达到TB级。而随着时间推移和科学任务的深入,其对计算性能和存储容量的需求将爆炸式增长,数据量和计算量“大得惊人”。

  FAST监控室

  所以,无论是探测脉冲星和中性氢,还是寻找外星讯号,计算机系统都在其中扮演着关键的角色。

  中科曙光公司是FAST的共建单位之一,承担了支撑FAST运行的后端高性能计算机的研制和建设工作。在FAST建设初期,由于还没有机房,曙光为FAST提供了集装箱数据中心,便于移动,加电即用;日前,FAST首期超算系统已经建成并投入使用,机房位于FAST旁边的综合楼一层,可满足FAST未来一年左右观测数据存储和初步分析处理的需求。

  曙光集装箱数据中心

  据曙光公司总裁历军透露,首期系统之后,曙光还将针对FAST的需求特点继续在数据的高效存储、数据处理的性能优化、系统的功耗控制和快速交付等方面加强研发,以满足未来FAST运行和相关科学研究需求。超算系统全部建成后,计算能力将达到每秒千万亿次以上,网络传输速度将达到100Gb/s,以高效能的数据存储、分发、计算和分析全力支撑FAST高灵敏度、高性能的天文观测。

  曙光超算系统

  作为科学大数据方案的提供商,曙光公司率先面向地球模拟、气象环保、空天大数据、基因研究、天文探测、深度学习等领域提供融合超级计算、大数据、云计算的融合架构解决方案。