"Swift", en ny NASA-satellitt, vil ta turen til himmelen 17. november, designet for å oppdage gammastråle-utbrudd og piske rundt for å fange dem under akten. Og triggerprogramvaren som gjør det flyvende observatoriet smart nok til å gjøre dette, kommer fra Space Science-teamet ved Los Alamos National Laboratory.
Gamma-ray bursts, først oppdaget av Los Alamos i løpet av kjernefysisk ikke-spredning dataanalyse, forekommer tilfeldig i hele universet. Det er de kraftigste eksplosjonene som er kjent for menneskeheten, og bare overskredet av Big Bang. Swift's Burst Alert Telescope vil oppdage og lokalisere omtrent to utbrudd i uken og videresende sine posisjoner til bakken på mindre enn 15 sekunder.
Ved å studere utbruddene har forskere muligheten til å belyse noen av de tidligste mysteriene i universet. "Vi tror Swift er i stand til å observere gammastråle-utbrudd helt tilbake til tiden til de aller første stjernene som noensinne er dannet etter Big Bang," sier leder Los Alamos prosjektforsker Ed Fenimore, en laboratoriefelle.
Hovedoppgavemålene for Swift er å bestemme hva som får gammastråle-bursts til å krysse av, og kanskje enda viktigere, bestemme hvordan bursten utvikler seg og samhandler med omgivelsene: Burgenes etterglødning er det eneste stedet i universet der noe er 10 ganger større enn jorden beveger seg lysets hastighet 0.9999.
Komponenten som Los Alamos er mest intimt involvert med er Burst Alert Telescope (BAT), maskinvare bygget og utviklet av Goddard Space Flight Center, i regi av Neal Gehrels. Los Alamos-rollen var å utvikle BATs vitenskapelige programvare ombord, som Fenimore sier, "i utgangspunktet forteller Swift når du skal peke, og hvor du skal peke."
Den "trigger" -programvaren ombord skanner dataene fra BAT og bestemmer når en gammastråle-burst er i gang. "Selv om menneskelige øyne på bakken lett kan gjøre dette, er det ganske vanskelig å gjøre det blindt på satellitten," sa Fenimore. "I gamma-ray burst-eksperimenter har det faktisk vært vanlig at ni av ti triggere er falske alarmer. Falske alarmer vil være katastrofale siden Swift faktisk vil drepe seg selv for å prøve å observere den falske kilden. " Swift svinger i løpet av 70 til 100 sekunder for å se falmingshendelsen.
GRBs stedsinformasjon fra Swift vil også bli sendt til ventende robotteleskoper på bakken. Blant dem er Los Alamos RAPTOR-teleskopet, som kan peke hvor som helst innen 6 sekunder og fange utbruddet mens det fremdeles skjer.
Den kritiske andre delen av Los Alamos-anstrengelsen er programvaren for å lokalisere gammastrålen, slik at satellitten vet nøyaktig hvilken retning den skal orientere sine andre teleskoper. BAT bruker en bildeteknikk som er pioner for Los Alamos, kalt kodet-blenderåpning, og sist brukt av Los Alamos ombord på HETE-satellitten High Energy Transient Explorer (HETE).
I avbildningsutstyret ombord på Swift produserer 54.000 klyphull i et panel av bly på størrelse med et hel ark kryssfiner et "bilde", faktisk tusenvis av overlappende bilder (omtrent 30 000 av dem). Los Alamos-programvaren må fjerne de overlappende bildene og lage et sterkere, lysere bilde der den nøyaktige plasseringen av gammastråle-burst kan fjernes, mens man fjerner kjente kilder og statistiske variasjoner.
David Palmer, en astrofysiker i Los Alamos med en spesiell ekspertise innen avbildning av kodet blenderåpning og smarte algoritmer, er nøkkelpersonen for praktisk talt all den vitenskapelige programvaren på BAT, rundt 30 000 kodelinjer. For at programvaren for å håndtere de nødvendige oppgavene, tar en enorm mengde datakode, med hundrevis av interaktive komponenter. "Det var takket være hans forståelse av hele bildet i hele dets kompleksitet at Palmer var i stand til å utvikle denne vitenskapelige pakken," sa Fenimore, "Palmer har sannsynligvis arbeidet med 20 personer med dette prosjektet."
For å forberede seg på det pågående programvarearbeidet i fartøyets to-årige liv, har Fenimore og teamet hans utviklet komplekse simuleringer på Los Alamos for å gjenskape BAT-instrumentets sannsynlige oppførsel og opplevelser i verdensrommet. Simulatoren lar teamet øve på å svare på potensielle problemer som kan kreve innstilling av programvaren. Programvaren ble designet med “mange knotter” slik Fenimore uttrykker det, slik at teamet kontinuerlig kan finpusse programvare. En spesiell utfordring for Palmer har vært datamaskinens relative alder ombord: det er en 25 MHz datamaskin, 100 ganger saktere enn datamaskinene folk flest har hjemme.
Swift-observatoriet skal etter planen lanseres klokken 12:09, EST onsdag 17. november kl, med en 1-timers utskytningsvindu. Satellitten er ombord en Boeing Delta II-rakett, som ble skutt opp fra Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS), Fla.
Swift er en del av NASAs medium explorer (MIDEX) -program. Maskinvaren ble utviklet av et internasjonalt team fra USA, Storbritannia og Italia, med ytterligere vitenskapelig involvering i Frankrike, Japan, Tyskland, Danmark, Spania og Sør-Afrika.
Originalkilde: Los Alamos News Release
