Preguntas y respuestas con el investigador principal de HPE Spaceborne Computer-2, Mark Fernandez

Desde su viaje de febrero de 2020 a la Estación Espacial Internacional, Spaceborne Computer-2 ha realizado 20 experimentos centrados en la atención médica, las comunicaciones, la observación de la Tierra y las ciencias biológicas. Sin embargo, la cola para acceder a la computadora comercial disponible en la nube Azure de Microsoft continúa creciendo.

Mark Fernandez, investigador principal de Spaceborne Computer-2, ve un futuro brillante para la informática espacial. Él espera que se instalen computadoras cada vez más capaces en satélites y se alojen en centros de datos en órbita en los próximos años. Los procesadores Edge procesarán datos en la luna y Lunar Gateway de la NASA albergará recursos informáticos avanzados, dijo Fernández. Noticias espaciales.

Fernández, quien tiene un doctorado en informática de la Universidad del Sur de Mississippi, fue desarrollador de software para la Spaceborne Computer original de HPE, una supercomputadora que llegó a la ISS en agosto de 2017 y regresó a la Tierra un año y medio después en un SpaceX Dragon. carga. cápsula.

¿Qué quiere decir la gente cuando habla de supercomputadoras en el espacio?

Los pequeños clústeres en el borde se posicionan como supercomputadoras porque son más que un pequeño dispositivo de borde. Llamamos a Spaceborne-1 una supercomputadora porque hicimos un teraflop de computación en el espacio. Eso es órdenes de magnitud más de lo que nadie ha hecho antes.

¿Qué aprendes de Spaceborne Computer-2?

Lo que me asombra es la diversidad de experiencias. Tenemos 39 experiencias en cola, y el número de experiencias está creciendo.

Analizamos el ADN de los astronautas. Este, en particular, me atrae porque los científicos han esperado semanas o meses para traer esta gran secuencia de ADN a la Tierra para su análisis. Puede comparar este gran conjunto de datos con el gran genoma humano, pero solo le interesan las mutaciones.

Bueno, tardamos unos 13 minutos en procesarlo y luego unos dos segundos en descargarlo. De repente, los científicos dijeron que en lugar de monitorear la salud de un astronauta todos los meses, podrían monitorear a toda la tripulación diariamente y tener una mejor idea de cuándo los viajes espaciales los están afectando negativamente.

Examinamos cómo los satélites se comunican entre sí. Diferentes tipos de cifrado, diferentes tipos de protocolos, diferentes tipos de compresión.

¿Qué te da más seguridad y consume menos energía?

Muchas experiencias tienen que ver con el clima y la preparación para desastres. Las imágenes de alta resolución de tormentas y tornados son archivos de datos de gran tamaño. Básicamente, los socorristas solo quieren saber dónde está el incendio forestal. ¿Cuál es la trayectoria del tornado? Puedes decirles eso en pocas palabras.

en lugar de fotos?

Una foto tarda una eternidad en bajar. Podemos lidiar con eso. Quiero saber dónde está inundado y no inundado. Quiero saber si la carretera es transitable o no.

¿Estás enviando solo la información más valiosa al suelo?

Esta es la primera capa de la cebolla que exploramos. Es una ventaja inteligente. No queremos llevar toda la informática a la periferia. No queremos llevar toda la informática a la nube. Si tengo un flujo de trabajo de varios pasos, puedo hacer dos o tres pasos al límite. Pero sería mucho mejor transmitir esos resultados intermedios más pequeños a la nube.

¿Por ejemplo?

Se remonta al ADN de los astronautas. Las mutaciones se actualizan continuamente en las bases de datos del Instituto Nacional de Salud y el Instituto Nacional del Cáncer. Tenemos la nube para buscar en estas bases de datos.

¿Cuál es el mejor enfoque para los diferentes tipos de datos?

Tenemos científicos serios a la cabeza de la hélice que ejecutan cosas solo en la nube o solo en el espacio en Spaceborne Computer. Lo diferencian. Lo ejecutan solo en la CPU, solo en la GPU. Ofrecen pautas.

La gente también habla de procesamiento a bordo para operaciones satelitales.

Analógico es conducción autónoma. Al igual que todos los automóviles se comunicarán entre sí, todos estos satélites se comunicarán entre sí. Uno de ellos levantará la mano y dirá: “Tengo buena conectividad con la Tierra. Transmitiré este mensaje. Entonces todos están de acuerdo.

HPE estableció una alianza en 2019 con OrbitsEdge, una startup de Florida con un bus satelital para dispositivos electrónicos sensibles. ¿Está trabajando en la instalación de equipos HPE en satélites OrbitsEdge?

Si en efecto. OrbitsEdge configura un satélite con varias computadoras HPE separadas. Para usted, se parece a su computadora en su satélite. Pero en realidad albergan varias computadoras de varias personas completamente aisladas entre sí, ya que se encuentran en dispositivos físicamente separados. Pueden ejecutar todos los protocolos que deseen y todas las comunicaciones que deseen.

¿Cómo visualiza los recursos informáticos en el espacio cislunar?

Cuando lleguemos a la luna, el centro de datos y la computación de alto rendimiento estarán orbitando la luna, y los puestos de avanzada estarán en la periferia.

¿Cuáles son los desafíos futuros para la computación espacial?

Todos ellos están relacionados con la exploración espacial. La energía, la refrigeración y las redes no son estables. La creación de redes es la más inestable. Hay varias veces al día [on ISS] cuando no tenemos conectividad. Si fuera tu celular, estarías buscando un nuevo proveedor. Pero la estación espacial no tiene opción.

¿Dónde imaginas que suceda en la órbita de la Tierra, en la Luna y en Marte?

Si OrbitsEdge obtiene su prueba de concepto y puede tener un satélite multiinquilino, el siguiente paso lógico es un centro de datos multiinquilino construido a partir de satélites más grandes. OrbitsEdge se centra en la energía, la refrigeración y las redes. Nos dejan ese cálculo a nosotros.

En la luna, tendrías comunicación de baja energía con la puerta de enlace. La puerta de enlace tendrá energía, refrigeración y almacenamiento. Se está considerando una arquitectura similar para el puesto avanzado de Marte.

¿Las aplicaciones espaciales requieren continuamente más recursos informáticos como las aplicaciones terrestres?

Sí, lo quiere más rápido, quiere una mejor red y quiere más potencia. Nadie se quejó de tener muchas computadoras espaciales en este momento. Ellos preguntan, «¿Cuándo podré superar esto?»

Este artículo apareció originalmente en la edición de enero de 2022 de la revista SpaceNews.

Un equipo de investigación internacional estudiará estrellas, cúmulos de estrellas y polvo en 19 galaxias cercanas.

Para entender las galaxias, necesitas entender cómo se forman las estrellas. Más de 100 investigadores de todo el mundo han colaborado para reunir observaciones de galaxias espirales cercanas tomadas con los telescopios de radio, visible y ultravioleta más poderosos del mundo, y pronto agregarán un conjunto completo de imágenes infrarrojas de alta resolución de NASAestá Telescopio espacial James Webb. Con este innovador conjunto de datos, los astrónomos podrán estudiar las estrellas a medida que comienzan a formarse en nubes de gas oscuro y polvoriento, desentrañar cuándo estas estrellas incipientes persiguen ese gas y polvo, e identificar estrellas en capas más maduras que se hinchan en capas de gas y polvo. – todo por primera vez en un conjunto diverso de galaxias espirales.

Esta imagen de la galaxia espiral NGC 3351 combina observaciones de múltiples observatorios para revelar detalles sobre sus estrellas y gas. Las observaciones de radio del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestran un gas molecular magenta denso. El instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope destaca los lugares donde las estrellas masivas jóvenes iluminan su entorno, en rojo. Las imágenes del telescopio espacial Hubble resaltan las líneas de polvo en blanco y las estrellas recién formadas en azul. Las imágenes infrarrojas de alta resolución del Telescopio Espacial Webb ayudarán a los investigadores a identificar dónde se están formando las estrellas detrás del polvo y estudiar las primeras etapas de formación estelar en esta galaxia. Crédito: Ciencia: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)

Las espirales se encuentran entre las formas más cautivadoras del universo. Aparecen en intrincadas conchas marinas, telarañas cuidadosamente construidas e incluso en los bucles de las olas del océano. Las espirales de escala cósmica, como las que se ven en las galaxias, son aún más sorprendentes, no solo por su belleza, sino también por la abrumadora cantidad de información que contienen. ¿Cómo se forman las estrellas y los cúmulos estelares? Hasta hace poco, una respuesta completa estaba fuera de alcance, bloqueada por gas y polvo. En su primer año de funcionamiento, el telescopio espacial James Webb de la NASA ayudará a los investigadores a esbozar un ciclo de vida estelar más detallado con imágenes infrarrojas de alta resolución de 19 galaxias.

El telescopio también proporcionará algunas «piezas de rompecabezas» clave que faltaban hasta ahora. «JWST aborda tantas fases diferentes del ciclo de vida estelar, todas con una resolución extraordinaria», dijo Janice Lee, científica en jefe del Observatorio Gemini en el NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias en Tucson, Arizona. «Webb revelará la formación estelar en sus primeras etapas, justo cuando el gas colapsa para formar estrellas y calienta el polvo circundante».

A Lee se unen David Thilker de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, Kathryn Kreckel de la Universidad de Heidelberg en Alemania y otros 40 miembros del programa de estudio de longitud de onda múltiple conocido como PHANGS (Física en alta resolución angular en galaxias cercanas). ¿Su misión? No solo para descubrir los misterios de la formación estelar con las imágenes infrarrojas de alta resolución de Webb, sino también para compartir los conjuntos de datos con la comunidad astronómica más amplia para acelerar el descubrimiento.

Los ritmos de formación estelar

PHANGS es nuevo, en parte porque reunió a más de 100 expertos internacionales para estudiar la formación estelar de principio a fin. Apuntan a galaxias visibles desde el frente desde la Tierra y distantes en promedio a 50 millones de años luz. La gran colaboración comenzó con imágenes de luz de microondas de 90 galaxias del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile. Los astrónomos usan estos datos para producir mapas de gases moleculares para estudiar las materias primas necesarias para formar estrellas. Una vez el telescopio muy grandeExplorador espectroscópico de unidades múltiples (MUSA), también en Chile, ha sido puesto en línea, han obtenido datos conocidos como espectros para estudiar las fases posteriores de formación de estrellas en 19 galaxias, particularmente después de que los cúmulos de estrellas hayan limpiado el gas y el polvo cercanos. El espacio El Telescopio Espacial Hubble proporcionó observaciones de luz visible y ultravioleta de 38 galaxias para agregar imágenes de alta resolución de estrellas individuales y cúmulos de estrellas.

Esta imagen de la galaxia espiral NGC 1300 combina múltiples observaciones para mapear poblaciones estelares y gas. La luz de radio observada por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que se muestra en amarillo, resalta las nubes de gas molecular frío que proporcionan la materia prima a partir de la cual se forman las estrellas. Los datos del instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope se muestran en rojo y magenta, capturando el impacto de las estrellas masivas jóvenes en el gas que las rodea. La luz visible y ultravioleta capturada por el telescopio espacial Hubble resalta las líneas de polvo en dorado y las estrellas muy jóvenes y calientes en azul. Las imágenes infrarrojas de alta resolución del Telescopio Espacial Webb ayudarán a los investigadores a identificar dónde se están formando las estrellas detrás del polvo y estudiar las primeras etapas de formación estelar en esta galaxia.
Créditos: Ciencia: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI)

Los elementos que faltan, que Webb completará, se encuentran en gran parte en áreas de galaxias que están oscurecidas por el polvo, regiones donde las estrellas comienzan a formarse activamente. «Claramente vamos a ver cúmulos de estrellas en el centro de estas densas nubes moleculares de las que anteriormente solo teníamos evidencia circunstancial», dijo Thilker. «Webb nos está dando una forma de mirar dentro de estas ‘fábricas de estrellas’ para ver cúmulos de estrellas recién ensamblados y medir sus propiedades antes de que evolucionen».

Los nuevos datos también ayudarán al equipo a determinar la edad de las poblaciones estelares en una muestra diversa de galaxias, lo que ayudará a los investigadores a construir modelos estadísticos más precisos. “Siempre ponemos el contexto de las escalas pequeñas en el panorama general de las galaxias”, explicó Kreckel. «Con Webb, rastrearemos la secuencia evolutiva de estrellas y cúmulos de estrellas en cada galaxia».

Otra respuesta importante que están buscando se refiere al polvo que rodea a las estrellas, en el medio interestelar. Webb les ayudará a determinar qué áreas de gas y polvo están asociadas con regiones específicas de formación estelar y cuáles son material interestelar que flota libremente. “No se podía hacer antes, más allá de las galaxias más cercanas. Será transformador”, agregó Thilker.

El equipo también está trabajando para comprender el momento del ciclo de formación estelar. «Las escalas de tiempo son esenciales en astronomía y física», dijo Lee. «¿Cuánto tiempo toma cada etapa de formación estelar? ¿Cómo podrían variar estos tiempos en diferentes entornos galácticos? Queremos medir cuándo estas estrellas se liberan de sus nubes de gas para comprender cómo se altera la formación estelar.

ciencia para todos

Estas observaciones de Webb se tomarán como parte de un programa del Tesoro, lo que significa que no solo estarán disponibles de inmediato para el público, sino que también tendrán un valor científico amplio y duradero. El equipo trabajará para crear y publicar conjuntos de datos que alineen los datos de Webb con cada uno de los conjuntos de datos complementarios de ALMA, MUSE y Hubble, lo que permitirá a los futuros investigadores atravesar fácilmente cada galaxia y sus poblaciones estelares, activando y deshabilitando varias longitudes de onda y haciendo zoom. en píxeles individuales de imágenes. Proporcionarán inventarios de las diferentes fases del ciclo de formación estelar, incluidas las regiones de formación estelar, las estrellas jóvenes, los cúmulos estelares y las propiedades del polvo local.

Esta investigación se llevará a cabo a través de los programas de Observador General (GO) de Webb, que se seleccionan de forma competitiva mediante un sistema de revisión doble ciego, el mismo sistema que se utiliza para asignar el tiempo en el Telescopio Espacial Hubble.

El telescopio espacial James Webb es el primer observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

Los científicos que monitorean el iceberg antártico gigante A68A desde el espacio revelan que se liberó una gran cantidad de agua dulce cuando se derritió alrededor de la isla subantártica de Georgia del Sur.

Según un nuevo estudio.

En julio de 2017, el iceberg A68A se separó de la plataforma de hielo Larsen-C en la Península Antártica y comenzó su épico viaje de 3,5 años y 4000 km a través del Océano Antártico. Con 5.719 kilómetros cuadrados, una cuarta parte del tamaño de Gales, era el iceberg más grande de la Tierra cuando se formó y el sexto más grande registrado. Alrededor de la Navidad de 2020, el iceberg recibió mucha atención cuando se desplazó siniestramente cerca de Georgia del Sur, lo que generó temores de que pudiera dañar el frágil ecosistema de la isla.

Investigadores del Centro de Observaciones y Modelado Polar (CPOM) y el British Antarctic Survey (BAS) utilizaron mediciones satelitales para mapear el área y el grosor del iceberg A68A a lo largo de su ciclo de vida. Los autores muestran que el iceberg se había derretido lo suficiente durante su deriva para evitar dañar el lecho marino alrededor de Georgia del Sur al encallar. Sin embargo, un efecto secundario del derretimiento fue la liberación de una colosal cantidad de 152 mil millones de toneladas de agua dulce cerca de la isla, una perturbación que podría tener un profundo impacto en el hábitat marino de la isla.

Iceberg A68A en aproximación a la isla Georgia del Sur (14 de diciembre de 2020). La parte izquierda de la imagen son nubes. Crédito: NASA Worldview Snapshots imagen MODIS

Durante los dos primeros años de su vida, el A68A permaneció cerca de la Antártida en las frías aguas del Mar de Weddell y experimentó poco derretimiento. Sin embargo, una vez que inició su viaje hacia el norte a través del Pasaje de Drake, pasó por aguas cada vez más cálidas y comenzó a derretirse. En total, el iceberg se adelgazó 67 metros desde su espesor original de 235 m, y la tasa de fusión aumentó considerablemente a medida que el iceberg se desplazaba en el Mar de Scotia alrededor de Georgia del Sur.

Laura Gerrish, especialista en GIS y mapeo en BAS y coautora del estudio, dijo:

«A68 ​​​​fue un iceberg absolutamente fascinante para seguir desde su inicio hasta su final. Las mediciones frecuentes nos permitieron seguir cada movimiento y ruptura del iceberg a medida que avanzaba lentamente hacia el norte a través del callejón de icebergs y hacia el mar de Scotia, donde luego recogió aceleró y estuvo muy cerca de la isla Georgia del Sur.

Adelgazamiento y ruptura del iceberg A68A a lo largo del tiempo. Las tasas de fusión aumentan considerablemente una vez que el iceberg se desplaza hacia el mar abierto al norte de la península antártica. El grosor del iceberg se derivó de los datos de altimetría satelital de Cryosat-2 e ICESat-2. La forma y el tamaño de los icebergs provienen de los datos de los satélites Sentinel-1, Sentinel-3 y MODIS. Crédito: Anne Braakmann-Folgmann CPOM

Si la quilla de un iceberg es demasiado profunda, puede atascarse en el fondo del mar, lo que puede ser perturbador de varias maneras diferentes; las marcas de socavación pueden destruir la vida silvestre, y el propio iceberg puede bloquear las corrientes oceánicas y las rutas de alimentación de los depredadores. Todos estos resultados potenciales se temían cuando A68A se acercó a Georgia del Sur. Sin embargo, este nuevo estudio revela que solo chocó brevemente con el lecho marino y se rompió poco después, lo que reduce el riesgo de quedarse atascado. Cuando llegó a las aguas poco profundas alrededor de Georgia del Sur, la quilla del iceberg se había reducido a 141 metros por debajo de la superficie del océano, lo suficientemente poco profundo como para evitar el lecho marino por unos 150 metros de profundidad.

Sin embargo, el ecosistema y la vida silvestre alrededor de Georgia del Sur ciertamente habrán sentido el impacto de la visita del colosal iceberg. Cuando los icebergs se desprenden de las plataformas de hielo, se desplazan con las corrientes oceánicas y el viento mientras liberan agua de deshielo fría y fresca y nutrientes a medida que se derriten. Este proceso influye en la circulación oceánica local y promueve la producción biológica alrededor del iceberg. En su apogeo, el iceberg se estaba derritiendo a un ritmo de 7 metros por mes y liberando un total de 152 mil millones de toneladas de agua dulce y nutrientes.

Anne Braakmann-Folgmann, investigadora del CPOM y candidata a doctorado en la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de la Universidad de Leeds, es la autora principal del estudio. Ella dijo:

«Esta es una gran cantidad de agua de deshielo, y lo siguiente que queremos saber es si tuvo un impacto positivo o negativo en el ecosistema alrededor de Georgia del Sur.

«Debido a que el A68A tomó una ruta común a través del Pasaje de Drake, esperamos aprender más sobre los icebergs que toman una trayectoria similar y cómo influyen en los océanos polares».

El viaje de A68A se cartografió utilizando observaciones de 5 satélites diferentes. El cambio de área del iceberg se registró utilizando una combinación de imágenes Sentinel-1, Sentinel-3 y MODIS. Mientras tanto, el cambio en el grosor del iceberg se midió utilizando la altimetría CryoSat-2 e ICESat-2. Al combinar estas medidas, se determinaron el área, el grosor y el cambio de volumen del iceberg.

Tommaso Parrinello, Gerente de Misión CryoSat en la Agencia Espacial Europea, dijo:

“Nuestra capacidad para estudiar cada movimiento del iceberg con tanto detalle se debe a los avances en las técnicas satelitales y al uso de una variedad de medidas. Los satélites de imágenes registran la ubicación y la forma del iceberg y los datos de las misiones de altimetría agregan una tercera dimensión, ya que miden la altura de las superficies debajo de los satélites y, por lo tanto, pueden observar cómo se derrite un iceberg.

Referencia: “Observando la desintegración del iceberg A68A desde el espacio” por A. Braakmann-Folgmann, A. Shepherd, L. Gerrish, J. Izzard y A. Ridout, 10 de enero de 2022, Teledetección ambiental.
DOI: 10.1016/j.rse.2021.112855