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氦气与黑洞图像有什么联系?

上周三面世的第一张黑洞照片对人类来说是历史性的时刻。几十年来,黑洞的概念引得无数科学家和科幻爱好者着迷,因其与我们如何理解空间和时间的本质有关。这张黑洞表面的正面成像,这个光都无法逃脱的强大重力场,验证了存在100年以上、对我们宇宙的形成具有深远的意义的广义相对论的概念。

除此之外,你可能没注意到——
在这个故事背后,还有很多细节令人惊叹:
这是一次对 “不可见”的成像捕捉;
这是一个对远在5500万光年之外星系的探索;
这是一个大小是地球的三百万倍黑洞[1]
这个黑洞的质量,是地球上太阳的65亿倍[2]
然而,您可能忽略的一个细节是,构成此图像的数据是在2017年被捕捉到的[3]

The Register在上周五提到,为了采集这张图像的数据,科学家们需要在位于世界各地的望远镜阵列上协同合作。这一任务,需要尽可能准确地理解黑洞的物理特性,需要创建一种新的算法来渲染黑洞的视觉表现,并需要设计出能够最好支持这个独特任务的硬件。

2015年,Event Horizon Telescope(简称EHT)项目表示,他们将使用我们的(当时为HGST品牌)Ultrastar® HelioSeal®硬盘(HDD)来存储所采集的这一超大质量黑洞的成像数据。这是世界上第一个,也是当时唯一的氦气密封硬盘硬盘。

使用氦气密封硬盘是EHT确保数据能够进行远程采集的唯一途径,特别是在高海拔的天文台上——所有其他存储设备由于恶劣的环境条件都难免发生物理故障。[4]

超越空气的环境

在高海拔地区,空气稀薄将是非常致命的(想想所有在珠穆朗玛峰上丧失生命的人)——这里的“致命”不仅仅是对人类而言,也是对硬盘而言。硬盘内部的读/写磁头实际上是在我们称之为“空气轴承”的磁盘表面上飞行。如果没有足够的空气,磁头就会撞到磁盘上。

氦是可观测宇宙中第二轻和第二丰富的元素,密度只有空气的1/7,因此用氦气填充硬盘并加以密封以后,就会带来无尽优势,而不仅仅是能够在高海拔地区运行。

例如,由于湍流比空气更少,磁头在氦气密封的硬盘中读取和写入数据时就可以更精确地运行,这样,我们就可以将更多数据轨道压缩到磁盘上。由于环境更薄,我们还可以使用更薄的磁盘,从而在单个硬盘中添加更多磁盘并提高密度,于是就能够提供更高级别的容量。

这项技术为硬盘设计带来了巨大的创新。目前,我们已经开始使用第五代氦气密封硬盘,其能够为最高容量的硬盘提供动力。所有这些创新都能够帮助EHT项目所需的数据基础设施。

特大质量的黑洞需要海量的数据
在为期五天的项目中,EHT项目收集了大约4.5 PB的数据,这个数据令人吃惊。[5]这些数据需要在多个地理地点进行采集,有时需要在恶劣环境(如高海拔地区)中收集,并以64千兆位/秒的速率进行记录。如果通过互联网传输这些数据,将需要一个多月的时间!因此,该项目需要设计一种能够提供极高容量的解决方案,而且可以进行物理运输,并在极端条件下提供可靠运行的高带宽。

指导了EHT项目的哈佛-史密森尼天体物理学中心、麻省理工学院教授Shep Doeleman在2015年表示:“使用氦气密封硬盘是确保在距离较远地点采集到数据的唯一办法。例如,我们在墨西哥的高海拔天文台,在那里所有其他的存储设备都会失效。此外,每个硬盘的高容量确保了我们能够构建总体上更密集、更少量的机箱。”

氦气密封技术成为实现这一成就的重要组成部分。

黑洞图像算法的计算机科学家们正在热烈庆祝这张照片被疯狂转载,而我们,很高兴看到这些硬盘出现在了照片中!

用数据解决世界上最大的挑战

数据是一种不可或缺的东西,它能够让人类更好地了解自己和周围的世界,去发现隐藏的模式,揭示新的洞察,做出新的发现,治愈多种疾病,更好地保护地球。我们很自豪能够创新、设计和构建了这样的数据基础设施,使世界得以解决其最大的挑战。而能在这次举世瞩目的成就之中贡献一臂之力,则愈发提醒了我们保持谦卑、砥砺奋进。

如果您想了解有关氦气密封硬盘背后技术的更多信息,请查看此博客

其他资源
超越空气 —— 氦气让你更高地翱翔
查阅2015年以来的新闻稿• 查
看我们的氦气密封硬盘产品组合

[1]https://www.bbc.com/news/science-environment-47891902
[2]https://www.space.com/black-hole-event-horizon-images-einstein.html
[3]https://www.sciencenews.org/article/event-horizon-telescope-black-hole-picture
[4]https://www.westerndigital.com/company/newsroom/press-releases/2015/2015-08-18-supermassive-black-hole-data-captured-on-hgst-helioseal-helium-filled-hdds
[5]https://www.reddit.com/r/askscience/comments/bbknik/askscience_ama_series_we_are_scientists_here_to/

作者Cindi Grace: 全球市场和传播副总裁。于1979年加入西部数据公司,并担任过多种领导职务。

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