La Universidad de Manchester está desarrollando una tecnología de procesado de datos de alta velocidad que será crucial para el éxito de uno de los proyectos científicos más grandes del Siglo XXI.

El radio telescopio del Conjunto del Kilómetro Cuadrado (SKA) de 1100 millones de libras (1500 millones de euros) será aproximadamente unas 200 veces mayor y 100 000 veces más potente que el famoso radio telescopio Lovell en Jodrell Bank.

El visionario proyecto global permitirá a los astrónomos recopilar información a lo largo de un millón de metros cuadrados – el equivalente a aproximadamente 200 campos de fútbol.

Dará a los astrónomos la capacidad de estudiar los inicios del Universo, probar la Teoría de la Relatividad de Einstein, aprender más sobre las misteriosas energía y materia oscura – e incluso buscar señales de vida alienígena.

La Universidad lidera la implicación del Reino Unido en el desarrollo del SKA a través de un estudio de diseño europeo de 38 millones de euros conocidos como SKADS.

Los ingenieros están trabajando en un sofisticado sistema completamente digital para procesar la información recopilada por el telescopio gigante y que convierta el torrente de datos en un detallado mapa del cielo.

Los investigadores de las Escuelas de Física y Astronomía e Ingeniería Electrónica y Eléctrica están trabajando en la tecnología para un “conjunto de apertura”, el cual estará compuesto por decenas de miles de pequeñas antenas fijas al suelo. El SKA completo consistirá en alrededor de 250 conjuntos de apertura.

Los retardos se usarán para comparar las señales recibidas por cada antena y convertirlas en un único y gran “rayo” – que reproduzca digitalmente lo que sucede actualmente cuando el plato de Lovell apunta en una dirección específica.

Sumando las señales de distintas formas, el conjunto de apertura propuesto apertura propuesta permitirá que se creen muchos “rayos” al mismo tiempo.

Por lo que al contrario que el plato de Lovell, que sólo puede apuntar físicamente en una dirección cada vez, el SKA será capaz de “apuntar” a muchas direcciones distintas al mismo tiempo y cubrir una enorme área del cielo.

Esta nueva aproximación permitirá a muchos astrónomos observar el cielo en distintas direcciones a la vez – sumando a la efectividad del telescopio la inversión financiera.

El grupo de investigación de Microelectrónica y Nanoestructuras en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, liderado por el Profesor Mo Missous, está diseñando y fabricando componentes receptores y conversores analógicos-digitales de velocidad ultra-alta usando una tecnología de semiconductores desarrollada internamente.

El grupo de Sistemas de Microondas y Comunicación, liderado por el Profesor Tony Brown, está desarrollando los elementos de la antena de rendimiento muy alto y la capa del conjunto requerida para que el sistema funcione con éxito.

En el desarrollo de los sistemas digitales propuestos, los ingenieros se enfrentan a un enorme reto al desarrollar un sistema que puede manejar simultáneamente datos recuperados por alrededor de 128 000 receptores – dos receptores en cada uno de los 64 000 elementos.

Para ayudar en el proyecto, se ha firmado un Acuerdo Conjunto de Estudio entre la Universidad de Manchester e IBM – una cooperación que dará a la Universidad acceso a los sistemas de procesado en tiempo real más avanzados disponibles.

Los ingenieros actualmente trabajan con los investigadores en el Centro de Investigación Thomas J Watson de IBM en los Estados Unidos para diseñar los sistemas de procesamiento avanzado requeridos por el SKA.

Mirarán en todo el rango de tecnologías de procesado multi-núcleo de alta velocidad de IBM para encontrar la solución que mejor se adecue a sus necesidades.

El Dr. Andrew Faulkner del Observatorio Jodrell Bank de la Universidad, quien es Ingeniero del Proyecto de SKADS, dijo: “Estamos buscando procesar una enorme cantidad de datos a velocidades sorprendentes y entonces unirlo todo para crear un sistema con una capacidad sin precedentes”.

El Prof. Peter Wilkinson de la Escuela de Física y Astronomía y jefe del programa SKADS del Reino Unido añadió: “El SKA está diseñado para ser un instrumento de descubrimiento. Será una descomunal cosechadora de la ciencia fundamental localizando enormes números de galaxias distantes usando las débiles emisiones de radio del gas hidrógeno. Pero este nuevo telescopio será tan grande y operará de formas tan distintas que está llamado a encontrar cosas que ni siquiera podemos prever. Esta es la razón por la que el proyecto SKA es tan emocionante”.

“La participación de IBM Research en el proyecto SKA es muy emocionante y el reto de diseñar sus sistemas de proceso de datos traerá un completo grupo de nuevas ideas a nuestra investigación multi-núcleo”, dijo David Cohn, director de Informática de Negocio de IBM Research.

El Profesor John Perkins, Vicepresidente y Decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPS) de la Universidad de Manchester, dijo: “El SKA busca convertirse en uno de los grandes proyectos científicos del Siglo XXI y esta emocionante colaboración con IBM sólo puede fortalecer nuestra relación”.

Como parte del proyecto SKADS, se han destinado un total de 10 millones de libras como fondos de desarrollo por parte el Reino Unido, incluyendo 8 millones del Consejo de Instalaciones Tecnológicas y Científicas (anteriormente PPARC).

La Universidad de Manchester ha recibido 3,5 millones de libras para encabezar el esfuerzo en investigación, en una cerrada colaboración con las Universidades de Oxford y Cambridge.

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