Информационное обеспечение Проекта включает сбор данных, первичную обработку данных, хранение исходных массивов, передачу данных для глубокой обработки и длительного хранения по скоростным информационным сетям, глубокую обработку данных, организацию универсальной базы данных эксперимента, скоростной доступ к ней заинтересованных пользователей.

Уникальная информация о реликтовом фоне Вселенной, получаемая в процессе эксперимента , не будет в обозримое время иметь аналогов и составит основу для многих исследований- это по существу “ГЕНОФОНД” Вселенной.

Первичное формирование “ГЕНОФОНДА” осуществляется на РАТАН-600, где исходные данные после предварительной обработки поступают в локальную Базу данных САО РАН , образуя локальный Архив исходных данных. Глубокая многомерная обработка массивов данных производится в Санкт – Петербурге (ИВВиБД) и в Ростове на Дону (Ростовский Государственный Университет). C этой целью используются пакеты программ, разработанные в зарубежных центрах обработки данных по анизотропии 3 К фона и отечественные высокопроизводительные вычислительные технологии. Реализациюя скоростного (128-256 кбит/сек) доступа РАТАН-600 к сети Интернет позволит оперативно сбрасывать накопленные данные в универсальную базу данных ИВВиБД для глубокой обработки и скоростного доступа к ней основных участников проекта: РГУ, МГУ, СПбГУ, АКЦ ФИАН и др.

Разработка систем сбора и первичной обработки данных а также локальной базы данных производится силами САО РАН .

Первичные потоки данных будут поступать круглосуточно из системы сбора на базе сигнальных процессоров в течении 3 лет со скоростью 10Гц. При наличии 256-1800 приемных каналов (12 разрядов) скорость поступления исходных данных будет поддерживаться на уровне 1- 3 Гбайт/сутки. Первичная редукция данных уменьшает их объем в 1-10 раз в зависимости от характера производимой обработки данных. Суточный поток данных после их первичной редукции составит 0.3-3 Гбайта. Необходимая скорость устойчивой транспортировки данных для последующей глубокой обработки и хранения составит до 10-50 кбит/сек.

Кросс- корреляционная обработка каналов матричного радиометра на основной волне наблюдений позволяет отфильтровать атмосферный и низкочастотный инструментальный шум (первичная редукция). Дальнейшая обработка данных производится робастными алгоритмами и суммированием многодневных данных по одному и тому же сечению неба. Фильтрация шумов Галактики и Метагалактики (дискретных радиоисточников) производится с помощью кросс- корреляционного и Гаусс- анализов осредненных массивов, полученных на различных волнах и с использованием международных каталогов. Все перечисленные процедуры освоены на малых объемах данных в САО РАН. Весь эксперимент прошел этап компьютерного моделирования.

Мы видим, что предельно глубокая программа исследований анизотропии 3К фона с применением новых технологий позволяет значительно продвинуть многие проблемы внегалактической астрономии, резко поднять потенциал основного наблюдательного центра России в коротковолновом диапазоне волн, начать исследования по программам следующего поколения в области предельно далекого Космоса (поляризационные и спектральные наблюдения на суб-микроК уровне, новые комплексные исследования совместно с 6м телескопом САО в Радио и ИК областях и т.п.).

1. Установлены специальные охлаждающие радиотелескоп экраны площадью около 8000 кв.м. для защиты входных СВЧ трактов от излучения Земли и горячей атмосферы.

2. Значительно (до 0.2 мм ср.кв) повышена точность панелей основной поверхности 3-х секторов РАТАН-600 (7.4м х 450м каждый) и Плоского отражателя , теперь они могут быть использованы вплоть до 30 ГГц без ощутимых потерь. Существенно (в 7-8 раз) снижено широкое поле рассеяния отражающей поверхности радиотелескопа на волне 10 мм, что особенно важно для решения фоновых задач.

3. Сооружено новое большое вторичное зеркало с фокальной линией длиной 4.8м, что допускает использование крупных матричных радиометров нового поколения. Поверхность зеркала сформирована с точностью 0.2 мм ср.кв.

4. Сооружены новые высокоточные (0.3мм) рельсовые пути на Южном и Северном секторе РАТАН-600. Это позволяет использовать их для позиционирования нового тяжелого вторичного зеркала при наблюдениях на самой высокой частоте ПРОЕКТА, 30ГГц.

5. Начата пробная эксплуатация в режиме наблюдений систем автоматического позиционирования и горизонтирования облучателя тип 1 с лазерной рулеткой и лазерным уровнем горизонта, что повышает точность Эксперимента и уменьшает переменную составляющую вклада паразитных фоновых эффектов в процессе длительного Эксперимента.

6. Завершено создание многочастотной фокальной решетки нового поколения с 5 радиометрами с чувствительностью несколько мК/сек. Эта решетка готова для проведения сопутствующих многочастотных исследований с целью фильтрации всех видов мешающего излучения.

7. Проведены значительно более качественные исследования атмосферных шумов и продемонстрирована эффективность их фильтрации с использованием методов "ближней зоны".

8. Начаты эксперименты с матричными радиометрами двух типов на основной волне 30 ГГц с использованием новейших технологий, однако сроки их завершения полностью зависят от объемов финансирования.

9. Первый образец одного радиометрического ствола матрицы с волноводным входом прошел испытания в фокусе РАТАН-600 и показал удовлетворительные результаты.

10. Прошли успешные лабораторные испытания приемные модули 8-элементной активной антенной решетки в микрополосковом исполнении линейной и круговой поляризации: шумы, полоса, согласование, взаимное влияние элементов, усиление оказались близкими к расчетным значениям.

11. Исследована низкоаберрационная фокальная зона РАТАН-600 доступная для размещения многоэлементных матричных приемных систем. Показано, что в ряде режимов радиотелескопа до 3000 приемных элементов в микрополосковом исполнении можно разместить в трехмерной фокальной решетке оптимальной конфигурации, что может значительно повысить как интегральную чувствительность так и поле зрения радиотелескопа.

12. Вычислены элементы матрицы Мюллера для предполагаемого режима наблюдений вблизи Зенита с большим выносами СВЧ облучателей от оси радиотелескопа. Показано, что при проведении наблюдений поляризации "Сахаровских Осцилляций" требования к симметрии диаграмм в Е и Н плоскостях незначительны и вполне реализуемы инструментально.

13. Выполнено макетирование 16-ти канальной системы сбора на сигнальном процессоре в целях последующего проектирования многоканальных систем сбора на сигнальных процессорах и приобретения опыта работы с матричными приемными системами.

14. Успешно завершено компьютерное моделирование Эксперимента нового поколения на РАТАН-600 и показана эффективность использования его при исследовании анизотропии 3К фона на субградусных угловых масштабах.

15. Показана эффективность использования РАТАН-600 как поискового инструмента при исследовании эффекта Сюняева-Зельдовича от предельно далеких скоплений галактик.

16. Проведены глубокие исследования предсказанного радиоизлучения макромолекул в и показано, что его вклад в фоновое излучение Галактики мал.

17. Исследованы ограничения на изучение поляризационных свойств 3К фона с помощью РАТАН-600 и показана возможность реализации полной флуктуационной чувствительности РАТАН-600 на всех масштабах "Сахаровских осцилляций".

18. В 1999г началась финансовая поддержка ПРОЕКТА- международная (ИНТАС) и Российская (РФФИ, КОСМИОН), в 2000г- первые поступления от Президиума РАН и СПб Научного Центра РАН.

Покажем, почему космологи и физики считают как раз наоборот.

Что же действительно получено БУМЕРАНГОМ и МАКСИМА?

Исследованы небольшие площадки на небе составляющие <1.6% от небесной сферы и сделаны новые оценки ряда космологических параметров, по возможности- независимо от других источников информации. В таблице 6 приведены значения этих параметров по уточненным в 2001 году ( Netterfield et al, astro-ph/1044460, 33 автора из 13 НИИ 4х стран) данным.
 
 

Как видно, за исключением некоторого повышения точности определения полной плотности Вселенной, все параметры близки к полученным ранее, а погрешности их оценки не выше имевшихся ранее. Поэтому считается, что главное достижение БУМЕРАНГА - подтверждение правильности наших представлений о горячей Вселенной и наиболее уверенное доказательство существования акустических колебаний в период рекомбинации водорода. Именно это и придает энтузиазм всем группам, работающим над проектами ближайших лет – качественный прогресс близок и более серьезно и энергично стали обсуждаться возможные эксперименты ПОСТ-ПЛАНКОВСКОГО времени. Выделяются следующие новые области исследований:

1. Детальное, с 1%- точностью изучение динамики процесса рекомбинации водорода при z=1000 c восстановлением “начальных условий” формирования возмущений в самой ранней Вселенной.

2. Переход к исследованиям эпохи реального формирования объектов после рекомбинации в нейтральном газе с первичным хим-составом (10<z<1000). Пока ситуация к сожалению такова: мы видим “готовые” галактики, квазары на предельно больших красных смещениях, z= 5-7, и никаких признаков объектов в период рекомбинации водорода. Именно здесь, в т.н. “Темные Века” (Dark Ages) происходит формирование протообъектов всех типов. До сих пор эта область была не только трудно доступна наблюдательным средствам, но и мнению многих не могла исследоваться в принципе из-за большой Томсоновской оптической толщи. То, что мы видим эпоху рекомбинации говорит о доступности исследования этой загадочной области Вселенной.

3. Изучение явлений в период вторичной ионизации Вселенной и поиск ответа на вопрос об источниках ПЕРВОГО СВЕТА (Догалактические звезды? Черные дыры? Галактики?)

Эксперименты типа БУМЕРАНГ, МАКСИМА подтвердили, что современное естествознание скорее удаляется чем приближается к разгадке Вселенной. Эти эксперименты независимо от предыдущих наблюдений показали, что светящееся вещество, которое было основным предметом изучения человеком в течении тысячелетий на небе, составляет лишь 1-2 % от основных, скрытых форм , и что эти формы даже не барионного происхождения. Доминирует нечто, условно названное Ламбда-членом или Греческим термином “Пятая сила”, квинтэссенция, и в некотором роде происходит возрождение теории ЭФИРА. Оказалось, что все, что мы видим, лишь помогает нам использовать звезды, галактики, квазары, как “пробные частицы” для понимания истинной природы вещей.
 
 

Как возникли сами барионы, из которых состоит все на Земле, звезды, остается загадкой, и гипотезы их возникновения нарушением законов симметрии в микромире оказалась пока не подтверждено данными ускорителей. Активно обсуждается обоснованность таких основ, как стабильность физических констант, применимость теории гравитации на всех масштабах, возможная роль многомерной топологии в формировании Вселенной и т.п. На генеральной Ассамблее МАС широко обсуждалась проблема множественности Вселенных (Uni-verse - Multi-verse). Ожидается, что основной поток экспериментальных данных по всем упомянутым направлениям пойдет именно при исследовании Ранней Вселенной методами радиоастрономии в основном ее “Окне Прозрачности”- (1см-1мм). Именно поэтому Академия США приняла решение цитируемое ниже:

"The US National Academy of Science mid-decadal review "A New Space Astronomy and Astrophysics" places the determination of the geometry and content of the Universe by measurement of microwave background anisotropy AS A HIGHEST SCIENTIFIC PRIORITY, above all other areas including the detection of planets, X-ray and gamma ray astronomy"
 
 

Проект “ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД ВСЕЛЕННОЙ” относится к этой категории экспериментов высокого приоритета. РАТАН-600 здесь может играть особую роль многие годы в связи с уникальными свойствами его в изучении слабых фоновых излучений.

Следующие проблемы сегодня кажутся наиболее актуальными в рамках реализуемого сейчас проекта и доступными в принципе для РАТАН-600 при оснащении его адекватным оборудованием.

1. Уточнение положения 1 максимума с максимальной точностью

2. Исследования поляризации "Сахаровских Осцилляций", где когерентность первичных возмущений проявляется особенно резко

3. Уточнение амплитуды и положения по крайней мере 2х вторичных максимумов

4. Уточнение процесса рекомбинации и вторичной ионизации, исследование предсказанных многочисленных эффектов возникающих после эпохи рекомбинации

5. Поиск путей экспериментального исследования "протообъектов" в эпоху "Dark Ages", 10<Z<1000, включая спектральные наблюдения объектов образующихся из элементов первичного нуклеосинтеза (Дубрович и др)
 
 

Далее, в приложениях 1-3 приведены некоторые результаты компьютерного моделирования предлагаемого Эксперимента (подробнее см. Кандидатскую диссертацию А.В. Чепурнова, 1997 г, САО РАН). Приводимые расчеты сделаны для радиотелескопа РАТАН-600 в состоянии до 1997 г. Новые данные (табл. 1, 2 основного проекта) учитывают улучшенную поверхность и достижимую сегодня чувствительность радиометров. В приложении 4 приведены некоторые технические детали по одному из направлений создания многоэлементной фокальной решетки.