ALMA天線如何相連?

連接我們眼睛和大腦的是一束束粗粗的的視神經細胞。這些視神經把兩個視網膜接收轉換好的信號傳送至大腦。大腦處理完信號並把它們轉換成漂亮的立體圖,這就是你看到的四周圍景象。當然左右眼訊號同時到達是很重要的事情,否則你看東西會模模糊糊!

眼睛和大腦的比喻,用來解釋ALMA大致也相通。ALMA的眼睛(66天線)連接到它的大腦(大型超級電腦),只不過,不是經由神經細胞,而是經由幾十公里長的光纖。這些光纖將ALMA的接收器信號傳送到「電腦主機」,又稱為「相關器」。

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相關器是個非常大的電腦。在海拔有5000公尺高的查南托高原上有棟叫做「技術大樓」的裡面有個大房間,整個被這座大電腦塞得滿滿的。同時,這棟技術大樓也是「海拔高度排名全世界第二高」的建築物。你的電腦有幾個處理器?4個?8個?ALMA相關器這部大電腦卻擁有1億3千4百萬個處理器,全部的處理器每秒總共做17兆次運算,在運算方面來說,ALMA的大腦比你的大腦強很多!

ALMA為什麼需要運算力這麼強的「大腦」?因為,要把66座天線的信號結合在一起是很複雜的任務,你覺得那像把66杯水倒在水缸裡嗎?不不不!這可不是只會加法就可以搞定的事情!如果只是相加而已,66座ALMA的「眼睛」接受到的信號就全混在一起了。沒錯,這種情況下,ALMA的靈敏度將很高,畢竟總共66座天線的集光總面積,比學校整個操場還大,它們合起來當然可以收集到很多毫米波訊號。但那樣的話,ALMA看到的影像卻會有點模糊,不很清晰。

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所以,不是只要全部加起來就好,實際上,我們需要清楚地知道哪些訊號來自哪些天線。天線的位置必須很精確,同樣重要的是必須知道每個信號接收到的時間。事實上計時的誤差超過百萬分之一秒的一百萬分之一都不行。

有這麼精準的位置和計時資訊,加上這麼強的運算處理,ALMA的這臺相關器電腦真的可以做非常厲害的事。它把天文臺上的66隻「眼睛」當作好像有十幾公里那麼寬的一隻大眼睛的小小部分。結果是,ALMA不僅靈敏度非常高,它的清晰度也非常好,超過哈柏太空望遠鏡。

要是你的大腦也能玩一模一樣的把戲——把距離6公分的雙眼弄成像是「一隻大眼睛的兩部分」,那你的視力可就會增強12倍,並且現在電腦螢幕上的字,就算站在20公尺外也看得到了哟!

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