우리는 망원경을 통해 천체를 바라다본다. 그런데 주로 산꼭대기에 설치된 망원경을 보면 그 크기가 장난이 아니다. 대단히 큰 망원경도 있다. 또 생긴 것도 둥그런 것이 대다수이다. 물론 해당 전문가가 아니면 어떻게 만드는지도 모른다. 짐작컨대 컴퓨터를 통해 데이터를 처리는 하겠지만 그 방식은 모른다. 

에이비시(ABC)방송은 최근 이 같은 망원경 특히 스카(SKA)망원경에 대해 구체적으로 조명을 했다. 방송이 보도한 내용을 보면 아래와 같다. 

 

 

A(답) : 스카(SKA, Square Kilometer Array) 망원경은 그 어느 때보다 더욱 우주 깊숙한 곳을 뒤질 것이다. 현대식 컴퓨터가 다룰 수 있는 양보다 더 많은 우주의 데이터를 생성하고 라디오파 천문학의 초점을 '접시'(안테나)로부터 실리콘으로 옮겨 놓는다.

 

CSIRO(호주연방과학원)의 SKA 망원경 담당(director)인 브라이언 보일 교수에 따르면 원래 안테나를 구성했던 콘크리트나 강철로부터 벗어나 슈퍼컴퓨팅의 세계로 진화하고자 한다고 한다.

 

슈퍼컴퓨터는 망원경에 있어서 안테나만큼이나 중요하다.

 

보일에 의하면 1960년대에는 모든 데이터를 받아들일 정말로 큰 접시(안테나)를 만들었는데, 지금은 그 배경에 필요한 실리콘 두뇌를 만드는데 모든 노력을 경주하고 있다.

 

스카 망원경은 서로 다른 많은 수의 망원경이 초고속 광섬유 네트워크를 통하여 슈퍼컴퓨터로 연결된다. 따라서 스카 망원경은 최소한 3천 킬로미터의 거리에 걸쳐 분포된 3천개의 안테나를 의미하고 있는 것이다.

 

스카(망원경)로부터의 모든 데이터는 초당 4백 테라비트의 속도로 대륙(오세아니아 대륙의 대부분이 호주이다.)으로 전송되며 이는 오늘날 글로벌 인터넷 트래픽 속도의 10배 정도나 된다.

 

보일에 따르면 이후 초당 '백만의 백만의 백만' 번(1018=106*106*106)의 연산을 할 수 있는 슈퍼컴퓨터에 의해 처리된다고 한다. 이는 오늘날 가장 빠른 슈퍼컴퓨터보다 100배 정도 빠르다.

 

과학자들은 그 어느 때보다 더 우주 깊숙한 곳을 뒤짐으로써 은하계의 진화, 암흑 에너지, 그리고 우주 자화(磁化) 같은 우주에 대한 기본적인 질문들을 조사하고, 생성 초기의 별과 블랙홀을 탐지할 수 있기를 바라고 있다.

 

 

호주의 스카 망원경 입찰 내용은 호주와 뉴질랜드에 걸쳐 3천개의 안테나를 분산시킬 것을 내용으로 하고 있다. 망원경 간의 거리는 망원경의 분해능에 해당하게 된다.

 

보일에 의하면 기선(基線, baseline)이 클수록 보다 상세하게 볼 수 있게 된다. 따라서 기선 3천 킬로미터면 허블우주망원경보다 10배는 더 나은 관측이 가능하다고 한다.

 

그런데 호주의 입찰 내용은 동서축으로 5천 킬로미터에 걸친다. 보일에 의하면 동서방향은 지구 자전 방향이라 하늘의 보다 넓은 영역을 이미지로 잡을 수 있다고 한다.

 

스카는 3 종류의 안테나를 사용할 것이다 :

 

? 파라볼라 안테나는 직경이 12~15 미터이고 1~20 기가헤르츠 대역의 데이터를 수집한다. 이들 안테나들은 회전할 수 있고 중력과 우주 자화, 그리고 우주 생명체의 데이터를 수집할 것이다.

 

? 저밀도(sparse)(낮은 주파수) 조리개 배열은 TV/라디오 안테나와 비슷한데 고정 안테나로 70~300 메가헤르츠 대역의 데이터를 수집한다. 생성 초기의 별이 우주에서 진화하는 것을 연구하는데 이용될 것이다.

 

? 고밀도(중간 주파수) 조리개 배열은 쌍극자 배열로 지상과 지하에 놓인다. 이들 안테나들은 300 메가헤르츠에서 1 기가헤르츠 대역의 데이터를 수집하는데, 우주의 진화를 연구하는데 이용될 것이다.

 

공사가 완료되면 3천개의 안테나 중의 반(半)은 호주 서부의 한적한 곳에 위치한 머치슨 라디오천문관측소를 중심으로 반경 5 킬로미터 이내에 집중된다. 그리고 안테나의 75 퍼센트는 중심부에서 180 킬로미터 이내, 그리고 나머지 25 퍼센트는 대륙을 가로질러 뉴질랜드에 이르게 될 것이다. 

 

보일에 의하면 프로젝트는 크고 야심차며, 단계별로 추진될 것이라고 한다.

 

규모가 너무나 방대하며, 따라서 기술적 도전들도 방대하여 위험 부담을 경감시키는 전략 중의 일부는 단계별로 추진하는 것이라고 한다. 시간이 경과하면 프로젝트는 설치 거리가 확장되어 나가면서 천문학자들은 우주 깊숙한 곳을 보게 될 것이다.

 

보일에 따르면 넓은 범위의 전반적인 천문 관측으로부터 정말로 깊숙한 천문학적인 내용들로 옮겨가게 될 것이다. 

 

만일 호주에서 입찰에 성공하면 최초 300개의 안테나가 2019년까지 100 킬로미터에 걸쳐 분산 배치될 계획이라고 한다. 그리고 2020년대 초반에 나머지를 배치, 전체가 가동되는 것은 2024년이 될 것이라고 한다.

 

프로젝트 최초 단계는 호주의 스카 패스파인더(Pathfinder, 길잡이)로 알려진 망원경을 만들게 되는데, 이것은 이미 시작되었으며 입찰 결과에 상관없이 완료될 것이다.

 

보일에 의하면 호주 스카 패스파인더는 스카 망원경 전체의 1 퍼센트에 해당한다고 한다.

 

36개의 안테나가 6 킬로미터 거리에 배치되지만, 이와 동시에 인프라 구축을 병행하는데, 가령 도로를 내고, 광섬유를 가설하며 중앙 관제 빌딩과 지원 빌딩, 그리고 발전소를 짓고 있다. 발전소는 완전한 규모의 스카 망원경 건설 시 적어도 초기 지원을 담당할 것이다.

 

호주 스카 패스파인더는 페이즈드어레이(안테나 자체를 움직이지 않고 빔의 방향이나 방사 패턴을 바꾸는 레이더 안테나) 피드(feed)라 불리는 새로운 타입의 라디오 카메라를 사용할 것이다.

 

보일에 의하면 과거 라디오망원경은 본질적으로 1 픽셀 카메라를 사용했는데 따라서 관측할 수 있는 하늘의 영역이 매우, 매우 좁았다고 한다. 갑자기 100 픽셀 카메라를 갖게 되었고 순간적으로 망원경의 시야가 100배 증가한 셈이다.

 

그에 의하면 스카 망원경에 이들 기술이 갖춰지면 수집되는 데이터 때문에 우주 깊숙이 잘 보게 될 수 있을 것이라고 한다. 

 

완전히 작동하는 스카 망원경은 하루 64에 기가바이트 엠피 쓰리 플레이어를 천오백만개 채울 수 있는 양에 해당하는 데이터를 생성할 것이라고 한다.

 

보일에 의하면 오늘날 스카에서 오는 데이터를 처리할 수 있는 슈퍼컴퓨터는 없다고 한다. 그는 망원경을 건설하면서 망원경을 지원할 컴퓨터를 만들고 있다고 한다.

 

지금 우리는 페타플롭 컴퓨터를 갖고 있는데, 이는 초당 백만의 백만의 천 번(1015 = 103*106*106)연산이 가능하다.

 

그에 의하면 페타플롭 컴퓨터는 호주 스카 패스파인더로부터의 데이터 처리에는 충분할 것이지만, 스카 망원경을 완성하면 페타플롭 컴퓨터가 필요하지 않을 것이며, 그때는 엑사플롭 컴퓨터가 필요할 것이라고 한다. 엑사(1018)플롭은 페타플롭 성능의 천 배이다.

 

보일은 오늘날 가장 빠른 컴퓨터는 5 페타플롭이지만, 매 18개월마다 컴퓨터 능력이 배가 된다는 무어(Moore)의 법칙이 맞는다면, 이번 2010년대 말에 엑사플롭이 가능한 컴퓨터를 갖게 될 것이라고 한다.

 

그리고 완전한 스카 망원경은 앞으로 컴퓨터 기술에서 무엇이 가능할지 모르지만 바로 그 최첨단에 놓여있게 될 것이다.