사건의 지평선 망원경(EHT) 블랙홀 그림자 & 1,000Hz 0-Alloc C# 전파간섭계(VLBI) 원자시계 위상 동기화 서보 제어기

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ZeliDesk.Stem.AstroPhysics
{
    /// 

    /// EHT 관측소 수소 메이저 시각 동기화 프레임
    /// 
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public readonly struct VlbiSyncFrame
    {
        public readonly ulong EpochPicoseconds;  // 피코초 단위 기준 에포크
        public readonly double GeometricDelayPs; // 기하학적 광행차 지연 (ps)
        public readonly float TropoDelayPs;      // 대기 수증기 요동 지연 (ps)
        public readonly float ClockDriftRatePps; // 원자시계 주파수 편차율

        public VlbiSyncFrame(ulong epochPs, double geoPs, float tropoPs, float driftPps)
        {
            EpochPicoseconds = epochPs;
            GeometricDelayPs = geoPs;
            TropoDelayPs = tropoPs;
            ClockDriftRatePps = driftPps;
        }
    }

    /// 

    /// 1,000Hz 0-Alloc EHT VLBI 위상 회전 보상 서보 엔진
    /// 
    public ref struct VlbiPhaseSyncServo
    {
        private const double ObservingFreqHz = 230.0e9; // 230 GHz (1.3mm 파장)
        private const double TwoPi = 6.283185307179586;

        private double _accumulatedClockPhaseRad;
        private double _lastTotalDelayPs;
        private int _tickIndex;

        public VlbiPhaseSyncServo(bool initialize = true)
        {
            _accumulatedClockPhaseRad = 0.0;
            _lastTotalDelayPs = 0.0;
            _tickIndex = 0;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public bool UpdateSyncTick(in VlbiSyncFrame frame, out Complex phaseRotator, out double fringePhaseErrorDeg)
        {
            // 1. 총 시간 지연 합산 (기하학 + 대기권 + 상대론적 지연)
            double totalDelayPs = frame.GeometricDelayPs + frame.TropoDelayPs;
            double deltaDelayPs = totalDelayPs - _lastTotalDelayPs;
            _lastTotalDelayPs = totalDelayPs;

            // 2. 230GHz 기준 수신 위상 회전각 (\Delta \phi = 2\pi f \Delta \tau) 계산 (0-Alloc)
            double totalDelaySec = totalDelayPs * 1.0e-12;
            double fringePhaseRad = (TwoPi * ObservingFreqHz * totalDelaySec) % TwoPi;

            // 3. 원자시계 주파수 표류 누적 보정
            _accumulatedClockPhaseRad += TwoPi * frame.ClockDriftRatePps * 0.001; // 1ms 틱
            double compensatedPhaseRad = fringePhaseRad + _accumulatedClockPhaseRad;

            // 4. 복소 위상 회전 인자 e^{-j\phi} 합성 (FPGA 디지털 하향 변환기 공급)
            float cosVal = MathF.Cos((float)compensatedPhaseRad);
            float sinVal = MathF.Sin((float)compensatedPhaseRad);
            phaseRotator = new Complex(cosVal, -sinVal);

            fringePhaseErrorDeg = (compensatedPhaseRad % TwoPi) * (180.0 / Math.PI);
            _tickIndex++;

            // 위상 오차가 $\pm 15^\circ$ 이내이면 가간섭성 유지 성공
            return Math.Abs(fringePhaseErrorDeg) < 15.0;
        }
    }
}