”Swift”, en ny NASA-satellit, går mod himlen den 17. november, designet til at registrere gamma-ray bursts og piske rundt for at fange dem under akten. Og trigger-softwaren, der gør det flyvende observatorium smart nok til at gøre dette, kommer fra Space Science-teamet på Los Alamos National Laboratory.
Gamma-ray bursts, der først blev opdaget af Los Alamos i løbet af nuklear nonproliferation-dataanalyse, forekommer tilfældigt i hele universet. Det er de mest kraftfulde eksplosioner, der er kendt for menneskeheden, kun overskredet af Big Bang. Swift's Burst Alert Telescope vil registrere og lokalisere omkring to bursts om ugen og videresende deres positioner til jorden på mindre end 15 sekunder.
Ved at studere bursts har forskere mulighed for at belyse nogle af de tidligste mysterier i universet. ”Vi mener, at Swift er i stand til at observere gammastråle-udbrud helt tilbage gennem tiden til de allerførste stjerner, der nogensinde er dannet efter Big Bang,” sagde leder Los Alamos-projektforsker Ed Fenimore, en laboratorium-medspiller.
De vigtigste missionsmål for Swift er at bestemme, hvad der får gamma-ray bursts til at krydse, og måske mere vigtigt, bestemme, hvordan bursten udvikler sig og interagerer med omgivelserne: burst's efterglød er det eneste sted i universet, hvor noget er 10 gange så stort som Jorden bevæger sig i lysets hastighed 0.9999.
Den komponent, som Los Alamos er mest involveret i, er Burst Alert Telescope (BAT), hardware bygget og udviklet af Goddard Space Flight Center, i ledelse af Neal Gehrels. Los Alamos-rollen var i udviklingen af BAT's videnskabelige software ombord, som Fenimore siger, "grundlæggende fortæller Swift, hvornår de skal pege, og hvor de skal pege."
Onboard-“trigger” -softwaren scanner dataene fra BAT og bestemmer, hvornår en gamma-ray burst er i gang. ”Selvom menneskelige øjne på jorden let kan gøre dette, er det ganske vanskeligt at gøre det blindt på satellitten,” sagde Fenimore. ”I tidligere gamma-ray burst-eksperimenter har det faktisk været almindeligt, at ni ud af 10 triggere er falske alarmer. Falske alarmer ville være katastrofale, da Swift faktisk dræber sig selv for at prøve at observere den falske kilde. ” Swift drejer rundt i rummet inden for 70 til 100 sekunder for at se den falmende begivenhed.
GRB'ernes lokaliseringsoplysninger fra Swift sendes også til ventende robotteleskoper på jorden. Blandt dem er Los Alamos RAPTOR-teleskopet, der kan pege hvor som helst inden for 6 sekunder og fange bristen, mens det stadig sker.
Det kritiske andet stykke i Los Alamos-indsatsen er softwaren til at lokalisere gammastråle-burst, så satellitten ved nøjagtigt hvilken retning den skal orientere sine andre teleskoper. BAT bruger en billeddannelsesteknologi, der er banebrydet af Los Alamos kaldet kodning af blændeåbning og senest brugt af Los Alamos ombord på HETE-satellitten High Energy Transient Explorer (HETE).
I billedbehandlingsudstyret ombord på Swift producerer 54.000 pinholes i et panel af bly på størrelse med et fuldt ark krydsfinér et "billede", faktisk tusinder af overlappende billeder (ca. 30.000 af dem). Los Alamos-softwaren skal fjerne de overlappende billeder og gøre et stærkere, lysere billede, hvorfra den nøjagtige placering af gammastråle-burst kan findes, mens man fjerner kendte kilder og statistiske variationer.
David Palmer, en astrofysiker i Los Alamos med en særlig ekspertise inden for afbildning af kodet blændeåbning og smarte algoritmer, er nøglepersonen for stort set al den videnskabelige software på BAT, ca. 30.000 kodelinjer. For softwaren til at håndtere de krævede opgaver tager en enorm mængde computerkode med hundreder af interagerende komponenter. ”Det var takket være hans forståelse af hele billedet i al sin kompleksitet, at Palmer var i stand til at udvikle denne videnskabelige pakke”, sagde Fenimore, ”Palmer gjorde sandsynligvis arbejdet for 20 personer på dette projekt.”
For at forberede det igangværende softwarearbejde i håndværkets to-årige liv har Fenimore og hans team udviklet komplekse simuleringer i Los Alamos for at genskabe BAT-instrumentets sandsynlige opførsel og oplevelser i rummet. Simulatoren giver teamet mulighed for at øve sig på at svare på potentielle problemer, der kan kræve indstilling af softwaren. Softwaren blev designet med "masser af knotter", som Fenimore sætter det, så teamet kontinuerligt kan finjustere software. En særlig udfordring for Palmer har været den relative alder på computeren ombord på håndværket: det er en 25 MHz computer, 100 gange langsommere end de computere, de fleste har hjemme.
Swift-observatoriet er planlagt til lancering kl. 12:09, EST onsdag, den 17. november kl., Med et 1-timers lanceringsvindue. Satellitten er ombord på en Boeing Delta II-raket, der opsættes fra Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS), Fla.
Swift er en del af NASAs medium explorer (MIDEX) -program. Hardwaren blev udviklet af et internationalt team fra USA, Storbritannien og Italien med yderligere videnskabelig involvering i Frankrig, Japan, Tyskland, Danmark, Spanien og Sydafrika.
Original kilde: Los Alamos nyhedsmeddelelse
