IBM-Supercomputer für riesiges Radioteleskop SKA

Das derzeit von einem internationalen Konsortium geplante SKA-Teleskop wird nach seiner Fertigstellung in 2024 das weltweit grösste und empfindlichste Radioteleskop sein. Es soll Antworten auf einige grundlegende Fragen zur Entstehung von Galaxien, dunkler Materie und zur Entstehung des Universums liefern.

Mit Tausenden von Einzelteleskopen, deren Fläche zusammen einen Quadratkilometer ergibt, stellt das SKA ein Radioteleskop der Superlative dar. Auch in punkto Datenverarbeitung erreicht das gigantische Teleskop neue Grössenordnungen. Laut Schätzungen werden an einem Tag rund ein Exabyte Daten aufgezeichnet. "Nehmen Sie den täglichen, weltweiten Datenverkehr im Internet und multiplizieren Sie ihn mit zwei, dann erreichen Sie die Grössenordnung an Daten, die das SKA-Teleskop an einem Tag generieren wird", erklärte IBM-Forscher Ton Engbersen.

Die Analyse eines solchen Datenvolumens erfordert Hochleistungssysteme und Übertragungsnetze mit einer Kapazität, die weit über die aktuellen State-of-the-art-Lösungen hinausgehen. Um diese Herausforderung zu lösen, haben ASTRON und IBM Research das DOME-Projekt ins Leben gerufen. Das Forschungsvorhaben hat einen Gesamtfinanzierungsrahmen von 32,9 Millionen Euro.

Zu den Technologien, die in DOME erforscht werden, zählen spezialisierte Beschleuniger-Prozessoren, 3-dimensional gestapelte Chips für energieeffizientes Computing, neue optische Datenübertragungstechnologien und Silizium-Nanophotonik für die Übertragung sehr grosser Datenmengen sowie Hochleistungsspeichersysteme, neue Magnetbandspeichersysteme und Memory-Technologien für die Optimierung der Datenspeicherung und -archivierung.

Der Name des SKA-Teleskops leitet sich ab von der gesamten Fläche aller 3.000 geplanten Einzelteleskope, die in der Summe rund einen Quadratkilometer ergibt. Die einzelnen Teleskope werden in einem speziellen Muster angeordnet und sind bis zu 3000 Kilometer vom Zentrum entfernt. Die empfangenen Signale werden kombiniert, um so ein Riesenteleskop zu simulieren, das rund 50-mal empfindlicher und mehr als 10.000-mal schneller als heutige Radioteleskope sein wird.

Die Forscher schätzen, dass das SKA ungefähr ein Exabyte an Daten pro Tag produziert. Selbst nach Analyse dieser Daten würden pro Jahr immer noch 300 bis 1.500 Petabytes an Daten gespeichert werden müssen. Im Vergleich dazu beträgt die Speicherkapazität des Large Hadron Collider am CERN mit rund 15 Petabyte an Daten pro Jahr zwischen 10 und 100 Mal weniger als die anvisierte Kapazität des SKA.

Das Teleskop wird in einem internationalen Trägerkonsortium von 67 Organisationen aus 20 Ländern erarbeitet. Es soll 2020 seinen Betrieb aufnehmen und bis 2024 fertig gestellt sein. Mögliche Standorte für das SKA-Teleskop sind Australien/Neuseeland oder Südafrika. Beide Regionen bieten eine sehr gute Sicht auf das galaktische Zentrum und ausgedehnte, unbewohnte Gebiete mit minimalen Radiointerferenzen. Dies ist notwendig, um die zum Teil sehr schwachen Signale aus dem Weltall möglichst optimal zu empfangen.