Ein Daten-Hub für Raumfahrt und Planetenforschung
Weltraum- und Planetenforschung stützen sich auf anspruchsvolle Computer-Tools, um Bedingungen in unserem Sonnensystem zu simulieren und den vollen Nutzen aus den Daten von vergangenen und laufenden Missionen zu ziehen. Ein Durchbruch in dieser Richtung war die Entwicklung eines Portals, das eine große Menge an Daten zur Verfügung stellt und von einem einzigen Punkt aus betretbar ist. Wichtig ist, dass dieses neue Portal Wissenschaftlern ermöglicht, komplexe Beobachtungsdaten durch deren Visualisierung und Vergleich mit numerischen Simulationen zu verstehen. Der im Rahmen des Projekts IMPEX (Integrated medium for planetary exploration) entwickelte interaktive Rechenrahmen unterstützt den Austausch von Daten und Rechenmodelle zwischen Missionen und Forschungsteams. Aufgrund der Komplexität der Weltraumforschung werden wissenschaftliche Instrumente in der Regel für einen bestimmten Zweck hergestellt. Darüber hinaus werden häufig verschiedene Standards für eigen die Werkzeuge für Datenverarbeitung geschaffen, unternehmensspezifische Datenstrukturen und Protokolle. Dies macht den Austausch oder Vergleich von Daten zwischen Missionen und verschiedenen Modellen unmöglich. Um dieses Problem zu überwinden, entwickelte das IMPEX-Team ein umfassendes Protokoll sowie ein neues Datenmodell, um die gemeinsame Nutzung von Beobachtungs- und Modelldaten zu erleichtern. Das IMPEX Data Model ist in Form der IMPEx-Simulationserweiterungen ein integraler Bestandteil des international anerkannten SPASE-Datenmodells geworden. Auf dieser Basis bietet das IMPEX Portal Werkzeuge für die Visualisierung und Analyse einer Vielzahl von Beobachtungen und numerischen Datensätzen. Zahlreiche Simulationsdatenbanken werden in das System eingespeist, was die Möglichkeit eröffnet, dass Beobachtungen leicht mit theoretischen Vorhersagen verglichen werden können. Der Computerrahmen von IMPEX wurde zum ersten Mal verwendet, um Beobachtungsdaten von Venus Express und Messenger, die Venus und Merkur umkreisen, mit bestehenden Simulationsmodellen zu vergleichen. Daraufhin folgte der Vergleich von Daten der Rosetta-Mission mit den jeweiligen Simulationsdaten. Der Ausgangspunkt für die Datenverarbeitung ist das Werkzeug für die automatisierte Multi-Daten-Set-Analyse (AMDA). AMDA bietet den Zugriff auf Daten und einfach zu bedienende Data-Mining-Funktionalitäten. Es wurde für die Analyse und Visualisierung von Beobachtungs- sowie Simulationsdaten mit Fokus auf Weltraumplasmaphysik entwickelt. Auf der anderen Seite kann 3DView mit 3D-Visualisierungsfunktionen verwendet werden, um Flugbahnen von Raumschiffen und Planeten-Ephemeriden anzuzeigen. Die IMPEX-Datenbanken sind über das Impex-Protokoll direkt mit 3DView (und anderen Werkzeugen) verknüpft, sodass Raumschiffflugbahnen mit ihren in-situ-Messungen und simulierten Daten kombiniert werden können. Benutzer können sich entscheiden, Simulationen innerhalb von IMPEX zu speichern und weiterverarbeiten zu lassen. Darüber hinaus können die Simulationsergebnisse auf die Flugbahn der Raumsonden interpoliert werden. Auf diese Weise können in situ-Messungen mit den Simulationsergebnissen verglichen und in 3D dargestellt werden. Das leistungsstarke IMPEX-System erleichtert die gemeinsame Forschung zu den Plasma- und Magnetfeld-Umgebungen von Venus und Merkur sowie von anderen Objekten in unserem Sonnensystem, etwa von Kometen, Mars, Jupiter, Saturn und der Erde. Obwohl das Projekt im Jahr 2015 beendet wurde, geht die Arbeit an dem System weiter; das Konsortium bereitet sich bereits darauf vor, IMPEX in die Cloud zu bringen. Mithilfe von Cloud-Ressourcen und Big-Data-Diensten wird IMPEX einzigartige Funktionen für die wissenschaftliche Gemeinschaft bieten. Das Start-up-Unternehmen ITVersum wurde im Laufe des Projekts etabliert, um Folgemaßnahmen in IT-bezogenen Bereichen zu unterstützen.
Schlüsselbegriffe
Daten-Hub, Weltraum, Sonnensystem, Computermodellierung, Beobachtungsdaten, IMPEX, Planetenerkundung, Web-basierte Wissenschafts-Tools
