Radioastronomie zur Förderung der Schweizer Forschung und Industrie
Das Square Kilometre Array (SKA) verspricht, unser Verständnis des Universums und der physikalischen Grundgesetze zu revolutionieren, indem es das Licht von Himmelsobjekten im Radiofrequenzbereich untersucht. Die Schweiz hat soeben 33,6 Millionen CHF für das Projekt für den Zeitraum 2021-2030 für den Bau und den frühen Betrieb des Teleskops bereitgestellt.
Die Radioastronomie ist heute ein fest etablierter Bereich der Astronomie und hat zur Entdeckung neuer Himmelsobjekte und allgemeiner neuer Objektklassen wie Quasare, Masern, Pulsare, Radiogalaxien und die neueren schnellen Radiobursts geführt. Auch die kosmische Hintergrundstrahlung, die als Beweis für die Urknalltheorie gilt, wurde 1965 durch radioastronomische Beobachtungen entdeckt.
Zunächst werden Hunderte von Schüsseln in Südafrika als Teil des SKA-mid-Teleskops gebaut, während über 130 000 Niederfrequenz-Antennen in Australien als Teil des SKA-low-Teleskops errichtet werden sollen. Letztendlich werden diese Radio-Arrays auf eine Fläche von über einem Quadratkilometer für die Erfassung von Radiofrequenzen erweitert, was ihre Empfindlichkeit und Auflösung noch weiter erhöht. Die Bauarbeiten an den SKA-Teleskopen begannen Mitte 2021.
Es wird erwartet, dass das leistungsstarke Radioobservatorium gegen Ende dieses Jahrzehnts voll betriebsbereit sein wird. Es wird enorme Datenmengen sammeln, die synchronisiert, automatisiert, gespeichert, verarbeitet und an Partner in aller Welt verteilt werden müssen. Die Schweiz beabsichtigt, Industrie- und Technikpartner einzubinden, die ihr Fachwissen bei der Entwicklung von fortschrittlichen Empfängern für Parabolantennen, aber auch bei der präzisen Zeitmessung, Automatisierung, Signalverarbeitung und Big Data einbringen.
Im Gegenzug erhält die Schweiz Zugang zu den riesigen Datenmengen (~650 PBytes/Jahr), die von den SKA-Teleskopen für die Grundlagenforschung generiert werden, wie in einem Whitepaper der Schweizer Astrophysik-Gemeinschaft aus dem Jahr 2020 dargelegt wurde, darunter Bereiche wie Kosmologie, dunkle Energie und Astrobiologie, um nur einige zu nennen. Die Beteiligung der Schweiz am Bau und Betrieb des SKAO eröffnet auch Schweizer Hightech-Unternehmen zahlreiche Möglichkeiten, sich in diesem einzigartigen Markt zu positionieren. Nach ersten Hochrechnungen schätzt das Schweizerische Industrie-Verbindungsbüro, dass mindestens ein Fünftel des Schweizer Beitrags des SKAO an Schweizer Unternehmen vergeben werden wird.
Die Schweiz plant auch einen weiteren Beitrag zur Entwicklung des europäischen SKA-Regionalzentrums (SRC), um diese Daten in wissenschaftliche Produkte umzuwandeln, die zu einem besseren Verständnis des Universums und der astrophysikalischen Prozesse führen. Der Schweizer Zweig des SRC wird auch die Datenschnittstelle für Schweizer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sein.
Die Schweizer Beteiligung wird durch ein starkes Konsortium von Forschungsinstitutionen*, genannt SKACH, organisiert, das zum Teil vom Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) finanziert wird. In den letzten fünf Jahren stand die EPFL auf nationaler Ebene an der Spitze des Schweizer Engagements. In Zukunft wird dieses Konsortium von einem Vorstand geleitet, dem neben der EPFL acht weitere Institutionen angehören.
Im House of Switzerland in Davos trafen sich die Hauptakteure, die an der Beteiligung der Schweiz am SKAO beteiligt sind, um über die Beteiligung der Schweiz am Observatorium zu diskutieren und darüber, was dies für die Schweiz und das SKAO bedeutet. Die Veranstaltung wurde per Stream übertragen.
SKAO schliesst ersten Schweizer Vertrag mit Software-Anbieter ab
Das SKAO hat Ende April seinen ersten Vertrag mit einem Schweizer Unternehmen unterzeichnet, das es bei der Entwicklung der Software für ihre transformativen Teleskope unterstützt. Der Vertrag mit Cosylab ist Teil der Verpflichtung des Observatoriums, sicherzustellen, dass die Industrie in den Mitgliedsländern direkt von ihrem Beitrag zu SKAO profitiert.
Cosylab, kurz für Control System Laboratory, ist ein führender Anbieter von Kontrollsystemen für einige der komplexesten Projekte der Welt, darunter das Kernfusionsprojekt ITER in Frankreich und der Teilchenbeschleuniger CERN in der Schweiz. Die Mitarbeiter von Cosylab arbeiten gemeinsam mit anderen Entwicklern an der Beobachtungsmonitor- und Steuerungssoftware der SKA-Teleskope.
«Unsere Kolleginnen und Kollegen von Cosylab sind sehr innovativ und passen gut zur kollaborativen und integrativen Arbeitsweise des SKAO», sagte Nick Rees, Leiter der Abteilung für Computer und Software des Observatoriums, und fügte hinzu: «Diese Unterzeichnung ist die letzte in einer Reihe von 23 Verträgen im Wert von knapp 100 Millionen Euro zur Entwicklung der Software für unsere Teleskope. Es war ein langer und komplexer Prozess, und wir freuen uns sehr, dass Cosylab unsere Bemühungen abschliesst.»
Der erste Praxistest für die SKA-Software wird die für Ende 2023 geplante Aufstellung von vier Teleskopschüsseln und sechs Niederfrequenz-Antennenstationen sein. Die Software sollte dann in der Lage sein, einige Funktionen für die Steuerung des Teleskops, einschliesslich grundlegender Interferometrie, zu demonstrieren.
Wenn die Bauarbeiten Ende des Jahrzehnts abgeschlossen sind, muss die Software in jedem Teleskop durchschnittlich 8 Terabit pro Sekunde an Daten transportieren und verarbeiten, bevor sie an wissenschaftliche Nutzerinnen und Nutzer weltweit verteilt werden kann.
Das SKAO
Das SKAO, offiziell bekannt als SKA-Observatorium, ist eine zwischenstaatliche Organisation, die sich aus Mitgliedstaaten aus fünf Kontinenten zusammensetzt und ihren Hauptsitz im Vereinigten Königreich hat. Ihre Aufgabe ist es, hochmoderne Radioteleskope zu bauen und zu betreiben, um unser Verständnis des Universums zu verändern und der Gesellschaft durch globale Zusammenarbeit und Innovation Vorteile zu bringen.
Seine beiden Teleskope, die jeweils aus Hunderten von Schüsseln und Tausenden von Antennen bestehen, werden in Südafrika und Australien gebaut und sind die beiden modernsten Radioteleskope der Erde. Eine spätere Erweiterung ist in beiden Ländern und anderen afrikanischen Partnerländern vorgesehen.
Zusammen mit anderen hochmodernen Forschungseinrichtungen werden die SKAO-Teleskope die unbekannten Grenzen der Wissenschaft erforschen und unser Verständnis der wichtigsten Prozesse vertiefen, darunter die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, die grundlegende Physik in extremen Umgebungen und die Entstehung des Lebens. Durch die Entwicklung innovativer Technologien und ihren Beitrag zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen wird das SKAO seinen Beitrag zur Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen leisten und einen erheblichen Nutzen für ihre Mitglieder und darüber hinaus bringen.
Das SKAO anerkennt und würdigt die indigenen Völker und Kulturen, die traditionell auf dem Land leben, auf dem sich die SKAO-Einrichtungen befinden.
SKACH
* Das SKA Schweiz (SKACH) Konsortium umfasst: Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), Haute École spécialisée de Suisse Occidentale (HES-SO), Universität Basel (UniBAS), Université de Genève (UniGE), Universität Zürich (UZH), Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW).
