Sống cùng một vì sao (Phần 2)

Xử lí dữ liệu Yêu cầu tốc độ ghi ảnh cao, độ phân giải không gian và độ bao quát phổ rộng chi phối thiết kế của cả ba thiết bị, cũng như các tính chất và quỹ đạo của phi thuyền mang chúng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sống cùng một vì sao (Phần 2) Sống cùng một vì sao (Phần 2) Xử lí dữ liệu Yêu cầu tốc độ ghi ảnh cao, độ phân giải không gian và độ bao quát phổ rộng chi phối thiết kế của cả ba thiết bị, cũng như các tính chất và quỹ đạo của phi thuyền mang chúng. Quỹ đạo địa tĩnh của đài thiên văn trên, chẳng hạn, mang lại hai lợi thế lớn để nghiên cứu Mặt trời. Thứ nhất, những quỹ đạo như vậy ở đủ cao phía trên trái đất nên hành tinh chúng ta chỉ chặn mất ánh sáng Mặt trời trong một giờ mỗi ngày – và thậm chí chỉ trong những khoảng thời gian hai ngày, hai tuần mỗi năm, vào tháng 9 và tháng 3. Thứ hai, quỹ đạo địa tĩnh có nghĩa là phi thuyền SDO luôn luôn có độ cao không đổi, nên nó có thể truyền dữ liệu và nhận lệnh liên tục từ một trạm mặt đất ở gần White Sands ở New Mexico. Việc liên lạc liên tục với trạm mặt đất là thiết yếu đối với SDO, nhờ hoàn toàn vào khối dữ liệu mà nó tạo ra. Có tổng cộng sáu camera CCD trên SDO – hai trên HMI và bốn trên AIA – và hầu như mỗi giây một bức ảnh 4096 × 4096 pixel (16 megapixel) từ một trong số chúng phải được đọc ra và truyền về trái đất. Các pixel trên thật sự lớn so với các chuẩn camera CCD thương mại (13 × 13 µm). Vì số photon có thể phát hiện ra trong một lần phơi sáng tỉ lệ với cỡ pixel, nên các CCD trên AIA có một ngưỡng động lớn – từ 1 đến 10.000. (Các camera được thiết kế và sản xuất bởi các nhà khoa học và kĩ sư tại Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton ở gần Didcot, còn các máy dò CCD đặc biệt được hãng e2v sản xuất, hãng này cũng ở Anh quốc). Điều này thật tuyệt vời cho việc bao quát ngưỡng rộng cường độ trong một tai lửa mặt trời, nhưng nó cũng có nghĩa là mỗi ảnh chứa một phần tư terabit dữ liệu. Thật vậy, tổng lượng dữ liệu gửi từ AIA và HMI đến trạm mặt đất New Mexico là khoảng 1,8 terabyte mỗi ngày, hay 67 megabit mỗi giây. Để hình dung cỡ dữ liệu trên, bạn hãy xem mỗi ảnh sẽ chứa đầy 6,25 đĩa DVD, cho nên sẽ mất khoảng 540.000 đĩa DVD để chứa toàn bộhình ảnh thu được trong một ngày. Tốc độ dữ liệu cao như vậy có sự tác động lớn đối với thiết kế của Trung tâm Điều hành Khoa học cho HMI và AIA (EVE, với tốc độ dữ liệu nhỏ hơn nhiều, có trung tâm dữ liệu riêng của nó), hệ thống phân phối dữ liệu và hệ thống mà phần còn lại của cộng đồng khoa học sử dụng để truy xuất dữ liệu trên. Đặc điểm vừa nói tới này đặc biệt quan trọng, nếu bạn hỏi một nhà khoa học xem họ muốn thấy dữ liệu gì, thì phản ứng đầu tiên của họ luôn là “Tất cả chúng!” Thật không may, sự thật đáng sợ là mỗi khi các hình ảnh không bị nén, thì chỉ riêng AIA đã tạo ra khoảng 3,5 terabyte dữ liệu mỗi ngày – tương đương với việc tải xuống khoảng 700.000 bài hát MP3 chất lượng cao. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà khoa học nghiên cứu mặt trời, một số tiện ích đã được phát triển cho phép họ khai thác kho dữ liệu SDO góp phần cho những mục tiêu khoa học đặc biệt. Thí dụ, một số câu hỏi mà các nhà khoa học đang nghiên cứu là các tai lửa có xuất hiện cùng với CME hay không, những loại tai lửa nào xuất hiện cùng với những đặc trưng riêng biệt trong phổ EVE, và có những quan hệ thống kê gì giữa sự phun trào vật chất dạng sợi tóc và các cấu hình từ trường. Chúng tôi còn sáng tạo ra một trình xem dữ liệu, cho phép các nhà khoa học xem xét kho tài nguyên với dữ liệu nén. Điều này làm giảm đáng kể số lượng dữ liệu phải thu thập các phép đánh giá khoa học chính xác có thể bắt đầu. Các công cụ xử lí khác bao gồm một trang web “Sun Today” (sdowww.lmsal.com) trưng bày các mẫu ảnh AIA và từ phổ HMI, cập nhật mỗi 5 phút một lần, cùng các phim quay hàng ngày của các sự kiện mặt trời. Cái chúng tôi đang tìm hiểu Hồi cuối tháng ba, chúng tôi đã mở kính thiên văn AIA lần đầu tiên. Những hình ảnh đầu tiên thật đẹp. Tất cả các bộ lọc tinh vi phía trước đều sống sót sau đợt phóng tên lửa và tất cả các thiết bị đều hoạt động tốt. Vài ngày sau khi chúng tôi bắt đầu thu thập dữ liệu, Mặt trời đã tặng chúng tôi một tai lửa phun trào khổng lồ ở phía đông của nó – một sự khởi đầu tuyệt vời cho sứ mệnh 5 năm theo kế hoạch của chúng tôi. Kể từ đó, chúng tôi đã quan sát Mặt trời hầu như liên tục, với chỉ vài gián đoạn ngắn hạn để điều chỉnh. Trong thời kì này, Mặt trời đã trình hiện trước chúng tôi một số CME, các phun trào dạng sợi, những tai lửa nhỏ và thậm chí một vài tai lửa trung bình lớn. Kết quả là chúng tôi hiện đang bắt đầu đánh giá xem bao nhiêu phần Mặt trời bị tác động bởi sự sắp xếp lại từ tính trong một vùng rất cục bộ. Thí dụ, những khu vực không có các vết đen có thể tạo ra các nhiễu loạn tác động đến 30-60% bề mặt nhìn thấy. Các ảnh chụp ở tốc độ cao cũng hết sức phong phú. Lúc bắt đầy một hoạt động dạng sợi hay CME, một số chi tiết xuất hiện ở tốc độ 100-600 km/s. Lúc khởi phát của một tai lửa, thỉnh thoảng có các “luồng hơi” plasma chuyển động ở tốc độ 1000-2000 km/s. Khi thu lấy những sự kiện như vậy, một phần diện mạo khuếch tán của chúng gây ra bởi vệt chuyển động ...