Centrum danych dotyczących badań nad kosmosem i planetami
Badania nad kosmosem i planetami wykorzystują zaawansowane narzędzia obliczeniowe do symulacji warunków panujących w Układzie Słonecznym oraz w celu maksymalnego spożytkowania danych pochodzących z aktualnych i wcześniejszych misji. Przełomem w tej dziedzinie jest stworzenie portalu, który w jednym miejscu udostępnia ogromne ilości danych i umożliwia korzystanie z nich. Co ważne, portal pozwala naukowcom na wizualizację złożonych danych obserwacyjnych i porównywanie ich z symulacjami numerycznymi. Opracowany w ramach projektu IMPEX (Integrated medium for planetary exploration) interaktywny model obliczeniowy wspiera wymianę danych i modeli obliczeniowych między zespołami realizującymi misje kosmiczne i prowadzącymi badania. Ze względu na złożony charakter eksploracji przestrzeni kosmicznej, instrumenty naukowe są zwykle budowane z myślą o ściśle określonym przeznaczeniu. Ponadto różne standardy do narzędzi przetwarzania i analizy danych są często tworzone wewnętrznie, w oparciu o specyficzne dla danej misji struktury i protokoły danych. Oznacza to, że wymiana i porównywanie danych z różnych misji i modeli są niemożliwe. Aby pokonać ten problem, zespół IMPEX opracował uniwersalny protokół i nowy model danych, ułatwiający wspólne przetwarzanie danych pochodzących z obserwacji i modelowania. Model danych IMPEX został włączony na stałe do międzynarodowego modelu SPASE w postaci rozszerzenia symulacyjnego IMPEx. W oparciu o to rozwiązanie portal IMPEX oferuje narzędzia do wizualizacji i analizy różnych zbiorów danych obserwacyjnych i numerycznych. Do systemu wprowadzone są liczne bazy danych symulacyjnych, umożliwiające łatwe porównywanie obserwacji z przewidywaniami teoretycznymi. Model obliczeniowy IMPEX zastosowano po raz pierwszy do porównania danych z obserwacji sond Venus Express i Messenger krążących po orbitach Wenus i Merkurego z istniejącymi modelami symulacyjnymi. Następnie dokonano porównania danych z misji Rosetta z odpowiednimi danymi symulacyjnymi. Punktem wyjścia do przetwarzania danych jest narzędzie do zautomatyzowanej analizy wielu zbiorów danych (AMDA). AMDA umożliwia dostęp do danych oraz do łatwych w obsłudze funkcji eksploracji danych. Narzędzie jest przeznaczone do analizy i wizualizacji danych obserwacyjnych i symulacyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem fizyki plazmy kosmicznej. Narzędzie 3DView, wyposażone w funkcje wizualizacji trójwymiarowej, można z kolei stosować do wyświetlania trajektorii statków kosmicznych i efemeryd planetarnych. Bazy danych IMPEX są bezpośrednio połączone z 3DView (i innymi narzędziami) za pośrednictwem protokołu IMPEX, co pozwala na łączenie orbit statków kosmicznych z ich pomiarami in situ i symulowanymi danymi. Użytkownicy mogą wybierać symulacje, które mają być zapisane i poddane dalszemu przetwarzaniu na platformie IMPEX. Ponadto wyniki symulacji można interpolować na trajektorię sond kosmicznych. Dzięki temu możliwe jest porównywanie pomiarów in situ z wynikami symulacji, a także ich wizualizowanie w trzech wymiarach. Zaawansowany system IMPEX ułatwia prowadzenie wspólnych badań dotyczących plazmy i środowisk pola magnetycznego Wenus i Merkurego, ale również innych obiektów w Układzie Słonecznym, takich jak komety czy też Mars, Jowisz, Saturn i Ziemia. Mimo że projekt został zakończony w 2015 r., system nadal działa. Konsorcjum przygotowuje się już do przeniesienia platformy IMPEX do chmury. Dzięki zasobom chmurowym i usługom big data platforma IMPEX będzie oferować naukowcom wyjątkowe funkcje. W ramach projektu złożono start-up o nazwie ITVersum, którego zadaniem jest obsługa informatyczna platformy po zakończeniu realizacji inicjatywy.
Słowa kluczowe
Centrum danych, kosmos, Układ Słoneczny, modelowanie obliczeniowe, dane obserwacyjne, IMPEX, eksploracja planet, internetowe narzędzia naukowe
