Графические процессоры позволят увидеть далекие галактики в деталях

Телескоп Хаббл, запущенный на орбиту 25 лет назад, когда-то кардинально изменил наше представление о Вселенной.

Оснащенный графическими процессорами, телескоп E-ELT (European-Extremely Large Telescope) сможет делать снимки в 15 раз четче, чем у самых завораживающих фотографий, регулярно отправляемых Хабблом на Землю.

Выступая на Конференции по GPU-технологиям NVIDIA, Дэмиен Гратадур (Damien Gratadour), адъюнкт-профессор при Университете Париж Дидро и парижской обсерватории LESIA, рассказал, что телескоп E-ELT сопоставим по своим размерам с египетскими пирамидами, занимая площадь, равную примерно половине футбольного поля, и обладая вращающейся обсерваторией высотой в 100 метров и весом в 2800 тонн.

Телескоп E-ELT будет установлен в обсерватории Cerro Armazones в пустыне Атакама в Чили в 2024 году. По сравнению с 40 метрами в диаметре системы E-ELT телескоп Хаббл с его 2.4 метрами в диаметре покажется просто карликом.  Но что более важно – новый телескоп позволит астрономам увидеть космос лучше сквозь атмосферные слои, что является практически непреодолимым препятствием для существующих наземных телескопов.

Атмосфера земли состоит из множества воздушных слоев с разной температурой, которые находятся в постоянном движении и, соответственно, характеризуются разными коэффициентами преломления. Из-за этого меняется фронт распространения световой волны, идущей от звезд, что ухудшает качество изображения и, в свою очередь, снижает чувствительность телескопа.

Поэтому, каким бы огромным ни был телескоп, качество изображения будет всегда ограничено состоянием атмосферы. Так как идеально прозрачное небо получить невозможно, астрономы ищут варианты решения этой проблемы. Здесь на помощь приходят графические процессоры.

Профессор Гратадур вместе с командой инженеров занимается интегрированием графических процессоров в процесс моделирования “мультиобъектной адаптивной оптики”, происходящей практически в режиме реального времени. Эта техника позволяет повысить качество изображения и компенсировать изменения формы волнового фронта.

Задачей команды является создание для телескопа E-ELT огромного инструмента, получившего название MOSAIC, который должен стать самым большим «глазом» для астрономов на земле.

С помощью адаптивной оптики MOSAIC сможет изменить форму фронта волны, которая идет от звезды или галактики и претерпевает изменения под воздействием атмосферы. Специальные вычисления помогут астрономам измерять уровень турбулентности и, чтобы компенсировать изменения, адаптировать форму деформируемых зеркал телескопа с помощью томографического реконструктора.

Не так давно производительность MOSAIC была смоделирована на системе, построенной на базе четырех графических процессоров NVIDIA Tesla K20c. В результате эксперимента на телескопе E-ELT были получены самые реалистичные снимки далеких галактик из когда-либо сделанных.

Воодушевленные успехом, ученые теперь рассматривают возможности использования графических процессоров для решения других задач: например, чтобы наладить работу данного инструмента в реальном времени после его установки в телескоп E-ELT, что потенциально обеспечит астрономам лучший в истории астрономии вид на космос.