Fremskynder videnskaben om asteroider nær jorden

Modellering af formen og bevægelsen af ​​asteroider nær Jorden er nu op til 25 gange hurtigere takket være ny forskning fra Washington State University.

WSU-forskerne forbedrede softwaren, der blev brugt til at spore tusindvis af nær-jorden asteroider og kometer, som er defineret som værende inden for 121 millioner miles eller omkring 1,3 gange afstanden til solen.

Deres arbejde giver et værdifuldt nyt værktøj til at studere asteroider og afgøre, hvilke af dem der kan være på kollisionskurs med Jorden.

Matt Engels, en ph.d. studerende, der har arbejdet sammen med professor Scott Hudson på School of Engineering and Applied Sciences ved WSU Tri-Cities, er hovedforfatter til et papir om forskningen i juli-udgaven af Astronomi og databehandling .

Forskere vil gerne have bedre information om asteroider, herunder hvem af dem der kan styrte ned i jorden. Klipperne kan også give værdifuld videnskabelig information, besvare grundlæggende spørgsmål om skabelsen af ​​vores solsystem og give et indblik i vores planetariske fortid. At vide mere om individuelle asteroide-sammensætning kunne også åbne nye muligheder for mulig asteroid-minedrift.

NASA vedligeholder et katalog, der indeholder oplysninger om mere end 20, 000 jordnære asteroider og kometer. I midten af ​​1990'erne kendte forskerne til mindre end 200 af sådanne sten i det ydre rum, men med bedre teleskoper og flere bestræbelser på opmåling, antallet af kendte asteroider er vokset dramatisk.

Men, der er kun en stribe papirer, der beskriver individuelle asteroider. Når først en ny asteroide er opdaget, modellering tager flere måneder, hvis ikke længere, sagde Engels. Forskningen er omhyggelig.

I midten af ​​1990'erne, Hudson, som har en asteroide opkaldt efter sig, skrev det primære modelleringssoftwareværktøj, som forskere bruger til at beskrive asteroider og deres adfærd. Brug af jordbaserede radar- og optikdata, softwaren hjælper forskere med at lære vigtig information, såsom en asteroides mulige mineralsammensætning, nuværende og fremtidige kredsløb, form, og hvordan den snurrer i rummet.

Faktisk, Hudson var medforfatter til et papir udgivet i Videnskab der bestemte, at mindst én asteroide, 1950 DA, har en meget lille chance for at ramme jorden i løbet af en præcis 20-minutters periode i marts 2880.

"Softwaren blev skrevet til en supercomputer, så det er virkelig, virkelig langsomt, sagde Engels, der hoppede på at forbedre det til sin ph.d. projekt. "Det kan tage lang tid at lave modelleringen for at drage konklusioner ud fra det, og det tager et stykke tid at knuse dataene for at skrive et papir i første omgang."

Den nye version af kode virker meget hurtigere. Forskerne reviderede det for at få operationer til at fungere samtidigt i stedet for at udføre én ad gangen. Fordi værket minder meget om den daglige grafik, som moderne computere bruger til at lave flotte skærme, forskerne overførte operationerne til computerens grafiske behandlingsenheder, eller GPU'er.

GPU'er er designet til at udføre komplekse matematiske og geometriske beregninger til grafikgengivelse og har en enorm mængde kraft til at udføre parallelle beregninger.

"Det udnytter de hestekræfter, der bruges i computergrafikgengivelse, " sagde Engels. "Det er meget omkostningseffektivt, og du behøver ikke en super computer. Du kan bruge et grafikkort på forbrugerniveau, der er tilgængeligt for under $500."

Forbedringerne til algoritmerne kunne også en dag bruges til en række andre formål, sagde Engels, der arbejder som forskningsingeniør ved Pacific Northwest National Laboratory, for eksempel til modellering af systemer i el-nettet eller gas- og olieindustrien.

Engels verificerer koden med rigtige asteroidedata. Han håber at have den tilgængelig for astronomisamfundet senere i år.