En konstnärs koncept av ett jordnära objekt. Kredit:NASA/JPL
Att modellera formen och rörelsen hos jordnära asteroider är nu upp till 25 gånger snabbare tack vare ny forskning från Washington State University.
WSU-forskarna förbättrade programvaran som användes för att spåra tusentals asteroider och kometer nära jorden, som definieras som att ligga inom 121 miljoner miles eller cirka 1,3 gånger avståndet till solen.
Deras arbete ger ett värdefullt nytt verktyg för att studera asteroider och avgöra vilka av dem som kan vara på kollisionskurs med jorden.
Matt Engels, en Ph.D. student som har arbetat med professor Scott Hudson på School of Engineering and Applied Sciences vid WSU Tri-Cities, är huvudförfattare till en artikel om forskningen i julinumret av Astronomi och beräkningar .
Forskare skulle vilja ha bättre information om asteroider, inklusive vilka av dem som kan krascha ner i jorden. Stenarna kan också ge värdefull vetenskaplig information, svara på grundläggande frågor om skapandet av vårt solsystem och ge en inblick i vårt planetariska förflutna. Att veta mer om individuell asteroidsammansättning kan också öppna nya möjligheter för möjlig asteroidbrytning.
NASA har en katalog som innehåller information om mer än 20, 000 jordnära asteroider och kometer. I mitten av 1990-talet kände forskare till mindre än 200 sådana bergarter i yttre rymden, men med bättre teleskop och mer ansträngningar för att mäta, antalet kända asteroider har ökat dramatiskt.
Men, det finns bara en rännil av papper som beskriver enskilda asteroider. När en ny asteroid har upptäckts, modellering tar flera månader, om inte längre, sa Engels. Forskningen är mödosam.
I mitten av 1990-talet Hudson, som har en asteroid uppkallad efter sig, skrev det primära modellverktyget som forskare använder för att beskriva asteroider och deras beteende. Använda markbaserad radar och optikdata, programvaran hjälper forskare att lära sig viktig information, såsom en asteroids eventuella mineralsammansättning, nuvarande och framtida omloppsbana, form, och hur den snurrar i rymden.
Faktiskt, Hudson var medförfattare till en artikel publicerad i Vetenskap som bestämde att minst en asteroid, 1950 DA, har en mycket liten chans att träffa jorden under en exakt 20-minutersperiod i mars 2880.
"Programvaran skrevs för en superdator, så är det verkligen, riktigt långsam, sade Engels, som hoppade på att förbättra det för sin doktorsexamen. projekt. "Det kan ta lång tid att göra modelleringen för att dra några slutsatser från den, och det tar ett tag att krossa data för att skriva ett papper i första hand."
Den nya versionen av koden fungerar mycket snabbare. Forskarna reviderade det för att få operationer att fungera samtidigt istället för att utföra en i taget. Eftersom arbetet är väldigt likt den vardagliga grafiken som moderna datorer använder för att få fram snygga skärmar, forskarna överförde operationerna till datorns grafiska bearbetningsenheter, eller GPU:er.
För att kontrollera noggrannheten hos deras datormodell, forskarna jämförde sina resultat med lermodeller av asteroider. Den nedre högra bilden kommer från datormodellen, och längst ner till vänster är en bild av modellasteroiden. Kredit:WSU
GPU:er är designade för att utföra komplexa matematiska och geometriska beräkningar för grafikrendering och har en enorm kraft för att göra parallella beräkningar.
"Det drar fördel av hästkrafterna som används i datorgrafikrendering, ", sa Engels. "Det är väldigt kostnadseffektivt och du behöver ingen superdator. Du kan använda ett grafikkort på konsumentnivå som är tillgängligt för under 500 $."
Förbättringarna av algoritmerna skulle också en dag kunna användas för en mängd andra ändamål, sa Engels, som arbetar som forskningsingenjör vid Pacific Northwest National Laboratory, till exempel för modelleringssystem inom elnätet eller gas- och oljeindustrin.
Engels verifierar koden med riktiga asteroiddata. Han hoppas kunna ha den tillgänglig för astronomisamfundet senare i år.
