Ed Lu chce zachrániť Zem pred vražednými asteroidmi.
Alebo aspoň, ak je na našej ceste veľký vesmírny kameň, hovorí Dr. Lu, s doktorátom z aplikovanej fyziky, ho chce nájsť skôr, ako zasiahne – dúfajme, že s rokmi varovania vopred a šancou pre ľudstvo aby ste ho odstránili,
V utorok B612 Foundation, nezisková skupina, ktorú Dr. Lu pomohol nájsť, oznámila objav viac ako 100 asteroidov. (Názov nadácie je narážkou na detskú knihu Antoina de Saint-Exuperyho „Malý princ“; B612 je domovský asteroid hlavnej postavy.)
To samo o sebe nie je pozoruhodné. Pozorovatelia oblohy po celom svete neustále hlásia nové asteroidy. To zahŕňa amatérske teleskopy na dvore a robotické prieskumy systematicky skenujúce nočnú oblohu.
Je pozoruhodné, že B612 nepostavil nový ďalekohľad ani neuskutočnil nové pozorovania s existujúcimi ďalekohľadmi. Namiesto toho výskumníci financovaní B612 aplikovali najmodernejšie výpočtové schopnosti na roky staré snímky – 412 000 z nich v digitálnych archívoch v Národnom laboratóriu pre výskum opticko-infračervenej astronómie alebo NOIRLab – aby vybrali asteroidy zo 68 miliárd bodov. kozmického svetla. Zachytené v obrazoch.
„Je to moderný spôsob vykonávania astronómie“, Povedal Dr. Lu.
pridáva k výskumu Úsilie NASA a iných organizácií „Ochrana planét“. celosvetovo.
Dnes sa z odhadovaných 25 000 blízkozemských asteroidov s priemerom najmenej 460 stôp podarilo nájsť iba 40 percent z nich. Zvyšných 60 percent – asi 15 000 vesmírnych skál, z ktorých každá má potenciál uvoľniť energiu ekvivalentnú stovkám miliónov ton TNT pri zrážke so Zemou – nie je známych.
B612 spolupracoval s Joachimom Moyensom, postgraduálnym študentom na Washingtonskej univerzite, a jeho doktorandským poradcom Mariom Juricom, profesorom astronómie. On a jeho kolegovia z univerzitného Inštitútu pre dátovo intenzívny výskum astrofyziky a kozmológie vyvinuli algoritmus, ktorý je schopný skúmať astronomické snímky, aby identifikoval nielen svetelné body, ktoré môžu byť asteroidmi, ale tiež dokáže zistiť, ktoré svetelné body sú na obrázkoch. prijaté. Rôzne noci sú vlastne ten istý asteroid.
Výskumníci v podstate vyvinuli spôsob, ako zistiť, čo bolo pozorované, ale nevšimlo sa.
Asteroidy sa zvyčajne objavia, keď sa rovnaká časť oblohy odfotografuje viackrát počas jedinej noci. Skupina nočnej oblohy pozostáva z mnohých svetelných bodov. Vzdialené hviezdy a galaxie žijú v rovnakom usporiadaní. Ale objekty, ktoré sú veľmi blízko Slnečnej sústavy, sa pohybujú rýchlejšie a ich pozície sa v noci menia.
Astronómovia označujú sériu pozorovaní toho istého pohybujúceho sa objektu v priebehu noci ako „tracklet“. Dráha poskytuje údaj o pohybe objektu, ktorý astronómom naznačuje, kde by ho mohli vidieť inú noc. Môžu tiež vyhľadať rovnakú položku na starých obrázkoch.
Mnohé astronomické pozorovania, ktoré nie sú súčasťou systematického hľadania asteroidov, v podstate zaznamenávajú asteroidy, ale iba v jednom čase a na jednom mieste, nie viacnásobné pozorovania potrebné na zostavenie trackletu.
Napríklad obrázky NOIRLab primárne vyrábal v Čile Victor M. Blanco bol odobratý ako súčasť prieskumu asi jednej osminy nočnej oblohy pomocou 4-metrového teleskopu s cieľom zmapovať rozloženie galaxií vo vesmíre.
Ďalšie škvrny svetla boli ignorované, pretože neboli tým, čo astronómovia študovali. „Sú to len náhodné údaje na náhodných obrázkoch oblohy,“ povedal Dr. Lu.
Ale pre pána Moyensa a Dr. Juricha je bod svetla, ktorý nie je hviezdou alebo galaxiou, východiskovým bodom pre ich algoritmus, ktorý nazvali THOR.
Rýchlosť asteroidu je určená zákonom gravitácie. THOR skonštruuje testovaciu dráhu za predpokladu pevnej vzdialenosti a rýchlosti, ktorá zodpovedá pozorovanému bodu svetla. Potom vypočíta, kde sa asteroid bude nachádzať počas nasledujúcich a predchádzajúcich nocí. Ak sa v údajoch objaví svetelná bodka, môže ísť o rovnaký asteroid. Ak algoritmus dokáže spojiť päť alebo šesť pozorovaní za niekoľko týždňov, je to sľubný kandidát na objav asteroidu.
Teoreticky existuje nekonečné množstvo možných testovacích dráh na preskúmanie, ale na výpočet tohto výpočtu by bola potrebná nepraktická večnosť. V praxi, pretože asteroidy sú zoskupené okolo určitých dráh, algoritmus potrebuje zvážiť iba niekoľko tisíc starostlivo vybraných možností.
Napriek tomu je výpočet tisícok testovacích obežných dráh pre tisíce potenciálnych asteroidov obrovsky namáhavou úlohou. Ale nástup cloud computingu – obrovského výpočtového výkonu a dátového úložiska distribuovaného cez internet – to umožňuje. Google si v tomto úsilí našiel čas na svojej platforme Google Cloud.
„Je to jedna z najlepších aplikácií, aké som kedy videl,“ povedal Scott Penberthy, riaditeľ aplikovanej umelej inteligencie v Google.
Vedci zatiaľ prehľadali asi jednu osminu mesiaca, september 2013, údaje z archívov NOIRLab. THOR vychrlil 1 354 možných asteroidov. Mnohé z nich už boli na zozname asteroidov, ktorý vedie Centrum pre malé planéty Medzinárodnej astronomickej únie. Niektoré z nich boli pozorované už predtým, ale iba počas jednej noci a dráha nestačila na spoľahlivé určenie obežnej dráhy.
Centrum Minor Planet zatiaľ potvrdilo 104 objektov ako nové objavy. Archív NOIRLab obsahuje sedemročné údaje, ktoré naznačujú, že existujú desiatky tisíc asteroidov, ktoré čakajú na nájdenie.
„Myslím si, že je to úžasné,Matthew Payne, riaditeľ Minor Planet Center, ktorý nebol zapojený do vývoja THOR. „Myslím si, že je to mimoriadne zaujímavé a umožňuje nám to dobre využiť archívne údaje, ktoré už máme.“,
Algoritmus je v súčasnosti nakonfigurovaný tak, aby našiel iba asteroidy hlavného pásu s obežnými dráhami medzi Marsom a Jupiterom, nie blízkozemské asteroidy, ktoré by sa mohli zraziť s našou planétou. Blízkozemské asteroidy je ťažšie identifikovať, pretože sa pohybujú rýchlejšie. Rôzne pozorovania toho istého asteroidu môžu byť oddelené v čase a vzdialenosti a algoritmy musia robiť väčšie množstvo čísel, aby vytvorili spojenia.
„Určite to bude fungovať,“ povedal pán Moyens. „Nie je dôvod, prečo by to nemohlo byť. V skutočnosti som nemal možnosť to vyskúšať.“
THOR má nielen potenciál objaviť nové asteroidy v starých údajoch, ale môže tiež zmeniť budúce pozorovania. Napríklad vezmite Observatórium Vera C. RubinV Čile je momentálne vo výstavbe Veľký synoptický prieskumný ďalekohľad, predtým známy ako Veľký synoptický prieskumný ďalekohľad.
Observatórium Rubin, financované Národnou vedeckou nadáciou, je 8,4-metrový ďalekohľad, ktorý bude opakovane skenovať nočnú oblohu a sledovať zmeny v priebehu času.
Súčasťou poslania observatória je študovať rozsiahlu štruktúru vesmíru a pozorovať vzdialené explodujúce hviezdy, známe tiež ako supernovy. Bližšie k domovu tiež uvidí množstvo malých planetárnych telies obiehajúcich okolo slnečnej sústavy.
Pred niekoľkými rokmi niektorí vedci navrhli, že pozorovací obrazec Rubinovho teleskopu by sa dal upraviť tak, aby dokázal identifikovať viac dráh asteroidov a rýchlejšie tak odhaliť nebezpečné, zatiaľ neobjavené asteroidy. Táto zmena však mohla spomaliť ďalší astronomický výskum.
Ak sa preukáže, že algoritmus THOR funguje dobre s údajmi Rubin, teleskop by nemusel skenovať rovnakú časť oblohy dvakrát za noc a namiesto toho by pokrýval dvojnásobnú oblasť.
„Mohlo by to byť v princípe revolučné alebo prinajmenšom veľmi dôležité,“ povedal eljko Iveczyk, riaditeľ ďalekohľadu a autor vedeckého článku, ktorý opísal THOR a testoval ho na základe pozorovaní.
Ak by sa teleskop mohol vrátiť na to isté miesto na oblohe každé dve noci namiesto každých štyroch, mohlo by to byť prínosom pre ďalší výskum, vrátane hľadania supernov.
„Toto by bol ďalší efekt algoritmu, ktorý nemá nič spoločné s asteroidmi,“ povedal Dr. Ivezik. „Dobre ukazuje, ako sa krajina mení. Vedecký ekosystém sa mení, pretože softvér teraz dokáže to, o čom by ste pred 20, 30 rokmi ani nesnívali, že by ste si to ani nepredstavovali,
Pre Dr. Lu predstavuje Thor iný spôsob dosiahnutia rovnakých cieľov, aké dosiahol pred desiatimi rokmi.
V tom čase sa B612 pozeral na ambiciózny a oveľa drahší projekt. Nezisková organizácia sa chystala postaviť, spustiť a prevádzkovať vlastný vesmírny teleskop s názvom Sentinel.
V tom čase boli Dr. Lu a ďalší vedúci predstavitelia B612 sklamaní pomalým tempom objavovania nebezpečných vesmírnych skál. V roku 2005 Kongres schválil mandát pre NASA, aby do roku 2020 detekovala a sledovala 90 percent blízkozemských asteroidov s priemerom 460 stôp alebo viac. Zákonodarcovia však neposkytli NASA finančné prostriedky potrebné na dokončenie úlohy a konečný termín uplynul s menej ako tým. Zistilo sa, že polovica z nich sú asteroidy.
Získanie 450 miliónov dolárov od súkromných darcov bolo pre B612 ťažké na upísanie Sentinelu, najmä preto, že NASA zvažovala vlastný vesmírny teleskop na vyhľadávanie asteroidov.
Keď Národná vedecká nadácia schválila výstavbu observatória Rubin, B612 prehodnotila svoje plány. „Môžeme sa rýchlo otočiť a povedať: ‚Aký je iný prístup k riešeniu problému, ktorý máme riešiť? Povedal Dr. Lu.
Observatórium Rubin má uskutočniť prvé testovacie pozorovania približne o rok a do prevádzky bude fungovať približne o dva roky. Desať rokov pozorovania Rubina spolu s ďalšími objavmi asteroidov by nakoniec mohlo splniť cieľ Kongresu na 90 percent, povedal Dr. Ivezik.
NASA tiež zintenzívňuje svoje úsilie o ochranu planét. Jeho asteroidový teleskop s kódovým označením NEO Surveyor je v počiatočnom štádiu návrhu s cieľom spustiť ho v roku 2026.
A neskôr v tomto roku misia Double Asteroid Redirect Test zasiahne projektil do menšieho asteroidu a zmeria, ako veľmi sa zmení trajektória asteroidu. Na podobnej misii pracuje aj čínska Národná vesmírna agentúra.
Pokiaľ ide o B612, namiesto vychvaľovania projektu teleskopu v hodnote asi pol miliardy dolárov by to mohlo prispieť k menej nákladným výskumným snahám, ako je THOR. Minulý týždeň oznámila, že dostala dar 1,3 milióna dolárov na financovanie ďalšej práce na cloudových výpočtových nástrojoch pre vedu o asteroidoch. Nadácia tiež získala grant od spoločnosti Tito’s Handmade Vodka, ktorá získa až 1 milión dolárov od iných darcov.
B612 a Dr. Lu sa už nesnažia len zachrániť svet. „Odpovedáme na otázku zdravého rozumu o tom, ako vodka súvisí s asteroidmi.“ Povedali.
