Novinky

Rozhovor: Jan Soldán – Miliarda hvězd družice GAIA

Družice bude produkovat velké množství dat. Co se s nimi bude dít?

Skutečně půjde o obrovské množství dat, které družice musí zpracovat. Proto se velká část zpracování bude dít rovnou na palubě. Proběhne na ní předzpracování dat i detekce jednotlivých objektů. Potom se provedou měření polohy a jasnosti hvězd. I tak na Zem půjde rychlostí 3 Mbit/s velké množství dat. My pak obdržená měření seskládáme pro každou hvězdu do jediného grafu a z této tzv. světelné křivky uvidíme, jak každý z vesmírných objektů září v průběhu času. Mělo by to být od sta milionů do jedné miliardy hvězd. Každá bude změřena v průměru 80krát podle toho, na jakém místě oblohy se nacházejí. My vyvíjíme software, který to obrovské množství dat zpracuje. 

Žádný astronom nedokáže prohlédnout miliardu světelných křivek. Bude software plně automatický?

Zpracování je dvoustupňové. Nejprve proběhne zpracování v tzv. „pipeline“, česky bychom řekli potrubí. V něm je spousta programů, které načtou data, provedou s nimi jednoduchou operaci, uloží je a výsledky posílají dalšímu programu. Tímto postupným způsobem se musí zpracovat všechna data, kalibrovat a výsledkem je soubor obsahující data pro tvorbu světelné křivky. Toto vše proběhne zcela automaticky. Druhá část už počítá se vstupem odborníka. Astronom data musí vidět, musí si je prohlédnout a k tomu se snažíme vytvořit software, který by tohle umožňoval. Veškeré programy jsou psané v jazyku Java, který ESA vybrala kvůli jednoduchosti. My se podílíme na té části programu, která zpracovává hvězdy s proměnnou jasností.

Stelární oddělení Astronomického ústavu se věnuje převážně tzv. Be hvězdám. Jak tyto hvězdy z družicových dat poznáte?

To je právě dost složitý problém. Všechny typy proměnných hvězd, tedy i Be hvězdy, jsou známy určitými charakteristikami, jako je rychlost změn, periody a nápadnost změn, tedy amplitudy. Světelné křivky různých typů proměnných hvězd mají různý typ průběhu. Musíme najít matematický postup, nějaký algoritmus, který projde všechny světelné křivky a roztřídí je do kategorií podle pravděpodobnosti s jakou hvězda patří k nějakému typu proměnných hvězd, třeba právě k našim Be hvězdám. Tohle je nejsložitější část celé analýzy, na které pracuji s dr. Pavlem Koubským. On jako astronom má dlouholeté zkušenosti s výzkumem Be hvězd (spektroskopie a fotometrie) a já zase desetiletou zkušenost s vývojem software pro ESA. Takže se vzájemně doplňujeme a to je fajn.

Vyvíjíte software, na kterém se podílí lidé z několika států. Jak se spolupracuje s kolegou, který nesedí vedle vás v kanceláři?

V dnešní době je to jednodušší, protože velkou část práce děláme přes internet. Vyměňujeme si data, radíme se, ale někdy email nestačí. Často jezdíme na observatoř do Ženevy, kde sídlí koordinační středisko pro vývoj softwaru. Tam testujeme, co jsme naprogramovali a začleňujeme naše dílčí programy do hlavního systému. Kromě toho řešíme další postup prací, jak to vylepšit apod. Celé je to založeno na tzv. extrémním programování, které znamená, že vše vyvíjíme postupně krok po kroku od nejjednodušších částí po nejsložitější. Každého půl roku vydáváme novou verzi celého programu a všichni ostatní ji pak mohou testovat. Dnešní věda je velmi úzce specializovaná a vyžaduje týmovou práci. Družice GAIA je toho důkazem, na jejím vývoji pracuje víc než pět set vědeckých a softwarových odborníků.

Jste časově omezeni datem startu družice. Stihnete to?

Na vývoji družice se intenzívně pracuje a to jak na její vlastní konstrukci, tak samozřejmě na vývoji řídícího i pozemního programového vybavení. Družice GAIA je technicky velmi složitá, sestává ze dvou teleskopů a 170 CCD čipů, které navíc pracují ve speciálním TDI (time-delayed integration) modu, což klade velké nároky nejen na stabilizaci družice, ale i na zpracování získaných dat. Každé odložení startu družice stojí ESA obrovské finanční částky, a tak je samozřejmě snaha dodržet harmonogram vývoje. Přesto si osobně myslím, že start bude zřejmě o rok odložen. Každá družice je totiž unikátní létající měřící laboratoří a tak se její vývoj nedá příliš automatizovat, i když i o toto se ESA nyní snaží. Problémem je, že délka vývoje software se nedá přesně určit, někdy napíšete program za měsíc, někdy vám nestačí ani rok. Je to prostě chaotický proces...

Petr Sobotka