Teraflop 73 - Novembre - cesca

La missió GAIA és un projecte de
l’Agència Espacial Europea
(ESA) que té com a objectiu
construir un mapa tridimensional de la
Galàxia amb les dades astromètriques
de més de 1.000 milions d’objectes de la
nostra Galàxia i de més enllà. Les dades
proporcionaran les posicions, paral·laxis i
moviments propis de cadascun dels
1.000 milions d’estels amb una precisió
sense precedents de 10 µas 1 .A més, per
poder obtenir informació sobre l’estructura,
composició, origen i evolució de la
Galàxia, el satèl·lit obtindrà també mesures
espectromètriques i fotomètriques
que permetran deduir els paràmetres físics
més rellevants.
Mesurar microsegons d’arc no és trivial.
Els requisits tecnològics en la construcció
del satèl·lit són enormes. N’hi ha
prou amb considerar que el sistema astromètric
constarà de dos mosaics de detectors
CCD amb 200 elements, amb milions
de píxels cadascun, i que s’exigeixen
precisions en la mesura per sota de la
1. La mida d’una moneda de 10 cents d’euro sobre
la superfície de la Lluna vista des de la Terra!
Cap Jordi Torra
Integrant F. Figueras, C. Jordi,
X. Luri, C. Fabricius, E. Masana,
G. Anglada, J.M. Carrasco, P. Llimona,
E. García-Berro i J. Portell
Període
2000-2004
Nombre de publicacions 6
Hores usades (1%)
CPQ: 19.083 h
IBM: 1.850 h
PUBLICACIONS
• “GAIA Concept and Technology Study Report”.
ESA-SCI (2000) 4.
• “GAIA: Composition, Formation and Evolution
of the Galaxy”, Astronomy and Astrophysics,
369, 339 (2001).
• “GAIA: A Six-dimensional View of Our Ga-
Física
GAIA, el cens de la nostra galàxia
“La base de dades del satèl·lit GAIA pot arribar a contenir uns Petabytes
d’informació; i la seva gestió i, sobretot, la reducció de les dades científiques
de la missió són un gran repte”
grandària del píxel (10 x 30 µm 2 ). Les condicions
d’estabilitat en els miralls d’1,4 x
0,5 m 2 i amb els quals s’escombraran simultàniament
dues direccions separades
un angle de 106 graus són rigoroses. GAIA
opera escombrant el cel de forma contínua
de manera que cada estrella és observada,
mentre creua el pla focal dels instruments
recobert dels CCD, unes cent vegades
al llarg d’una missió de cinc anys de
durada. L’operació del satèl·lit, orbitant al
voltant del punt L2, a uns 1,5 milions de km
de la Terra, i girant al voltant d’un eix que
precessiona al voltant del Sol, ha de ser coneguda
amb precisió de mm/seg. Si no és
així no és possible mesurar amb l’exactitud
demanada. Per què el microsegon? La
resposta és clara, un microsegon d’arc significa
que podem mesurar distàncies i velocitats
d’estrelles que disten de nosaltres
32.000 anys llum amb menys d’un 10%
d’error. Les implicacions astrofísiques d’aquestes
mesures no tenen precedent.
Suposem que GAIA ha fet les seves
observacions. Rebent dades a 1 Mbps,
haurem rebut entre 2 i 5 PB d’informació.
Aquí hi ha continguda tota la informació
sobre l’òrbita, l’apuntament, l’estat dels
instruments i les dades astromètriques i
astrofísiques dels estels observats. És
clar que, com que GAIA escombra tot el
cel també hi haurà informació d’asteroides
i satèl·lits, així com d’objectes extragalàctics.
El repte és tractar aquesta ingent
quantitat d’informació i portar a terme el
complex procés de reducció: obtenir les
dades científiques, classificar els objectes
i, per a cada un d’ells, extreure’n la informació
rellevant. A més cal fer-ho de
manera ràpida, precisa i eficient. Les esti-
laxy”, Highlights of Spanish Astrophys. II,
2001.
• “Overview of the GAIA Data Reduction”,
EAS Pub. Ser., 2, 55. 2002.
• “GAIA: The Database Prototype”, Highlights
of Spanish Astrophys. III. 2003. En premsa.
Distribució de les observacions de GAIA en coordenades
galàctiques.
macions efectuades han quantificat
aquesta tasca en unes 10 20 flop. La tasca
de demostrar que el tractament és factible
ha estat considerada per l’ESA de
màxima prioritat, ja que hi rau, en gran
part, el que es puguin o no assolir els objectius
científics de la missió.
L’any 2000 el Consorci format per
membres de la UB-IEEC, el CESCA i l’empresa
GMV va guanyar el concurs de l’ESA
per desenvolupar el contracte GAIA Data
Access and Analysis Study (GDAAS). Una
primera fase va acabar el juliol de 2002.
En aquesta fase es va estudiar, definir i simular
un model de satèl·lit, d’observacions
i de missió prou realista per tractar una base
de dades amb un milió d’objectes amb
els corresponents atributs. Tres processos
fonamentals: la ingestió de les dades, el
procés de creuament amb el qual s’identifiquen
totes les observacions d’una mateixa
estrella i la Solució Iterativa Global amb
què s’obtenen els paràmetres científics i
de calibració, van ser implementats i provats
usant el maquinari del CESCA.
L’ESA va encarregar una segona fase
de l’estudi al mateix Consorci l’agost
de 2002, que finalitza el desembre de
2004. S’espera crear el que serà el prototip
del sistema definitiu del tractament de
dades de GAIA. Ens proposem augmentar
el grau de realisme, i per tant de complexitat,
del sistema, tant pel que fa a la simulació
com a la reducció de dades. Això
suposa que s’hauran d’implementar models
de dades i d’operació molt més
complexos així com una cadena d’algorismes
de reducció que han estat proposats
per la comunitat científica. ■