NASA Beralih ke Cloud untuk Bantuan Dengan Misi Bumi Generasi Berikutnya


Peluncuran satelit sains Bumi mutakhir dalam beberapa tahun ke depan akan memberikan pandangan yang lebih rinci tentang planet kita daripada sebelumnya. Kami akan dapat melacak fitur laut skala kecil seperti arus pantai yang memindahkan nutrisi penting untuk jaring makanan laut, memantau seberapa banyak air tawar mengalir melalui danau dan sungai, dan melihat pergerakan di permukaan bumi kurang dari setengah inci (satu sentimeter). ). Tetapi satelit-satelit ini juga akan menghasilkan banjir data yang membuat para insinyur dan ilmuwan menyiapkan sistem di awan yang mampu memproses, menyimpan, dan menganalisis semua informasi digital itu.

Peluncuran satelit sains Bumi mutakhir dalam waktu dekat akan menghasilkan jumlah data yang belum pernah ada sebelumnya tentang tanda-tanda vital planet kita. Komputasi awan akan membantu para peneliti memanfaatkan segudang informasi tersebut. Kredit: Observatorium Bumi NASA

“Sekitar lima atau enam tahun yang lalu, ada kesadaran bahwa misi Bumi di masa depan akan menghasilkan sejumlah besar data dan bahwa sistem yang kami gunakan akan menjadi tidak memadai dengan sangat cepat,” kata Suresh Vannan, manajer Oseanografi Fisik Pusat Arsip Aktif Terdistribusi berbasis di Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan.

Pusatnya adalah salah satu dari beberapa di bawah NASA Sistem Data Ilmu Bumi program yang bertanggung jawab untuk memproses, mengarsipkan, mendokumentasikan, dan mendistribusikan data dari satelit pengamat Bumi dan proyek lapangan. Program ini telah bekerja selama beberapa tahun pada solusi untuk tantangan volume informasi dengan memindahkan data dan sistem penanganan datanya dari server lokal ke cloud – perangkat lunak dan layanan komputasi yang berjalan di internet alih-alih secara lokal di mesin seseorang.

NS Sentinel-6 Michael Freilich Satelit, bagian dari misi US-European Sentinel-6/Jason-CS (Continuity of Service), adalah satelit NASA pertama yang menggunakan sistem cloud ini, meskipun jumlah data yang dikirim kembali oleh pesawat antariksa tidak sebesar data banyak satelit masa depan akan kembali.

Bagian dari satelit NISAR terletak di ruang vakum termal di Jet Propulsion Laboratory NASA pada Agustus 2020. Satelit Bumi akan melacak perubahan halus di permukaan planet sekecil 0,4 inci. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Dua dari misi yang akan datang, KERJA KERAS dan NISAR, bersama-sama akan menghasilkan sekitar 100 terabyte data per hari. Satu terabyte adalah sekitar 1.000 gigabyte – penyimpanan digital yang cukup untuk sekitar 250 film berdurasi panjang. SWOT, kependekan dari Surface Water and Ocean Topography, akan menghasilkan sekitar 20 terabyte data sains sehari sementara misi NISAR (NASA-Indian Space Research Organization Synthetic Aperture Radar) akan menghasilkan sekitar 80 terabyte setiap hari. Data dari SWOT akan diarsipkan dengan Pusat Arsip Aktif Terdistribusi Oseanografi Fisik sedangkan data dari NISAR akan ditangani oleh Fasilitas Satelit Alaska Pusat Arsip Aktif Terdistribusi. Arsip data ilmu Bumi NASA saat ini berukuran sekitar 40 petabye (1 petabyte adalah 1.000 terabyte), tetapi pada tahun 2025 – beberapa tahun setelah SWOT dan NISAR diluncurkan – arsip tersebut diperkirakan akan menampung lebih dari 245 petabyte data.

Baik NISAR dan SWOT akan menggunakan instrumen berbasis radar untuk mengumpulkan informasi. Menargetkan peluncuran 2023, NISAR akan memantau permukaan planet, mengumpulkan data tentang karakteristik lingkungan termasuk pergeseran tanah yang terkait dengan gempa bumi dan letusan gunung berapi, perubahan lapisan es dan gletser Bumi, dan fluktuasi aktivitas pertanian, lahan basah, dan ukuran hutan. .

Jelajahi model 3D satelit SWOT ini dengan memperbesar dan memperkecil, atau mengeklik dan menyeret gambar ke sekeliling. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Ditetapkan untuk peluncuran 2022, SWOT akan memantau ketinggian air permukaan planet, baik laut maupun air tawar, dan akan membantu para peneliti menyusun survei pertama air tawar dunia dan arus laut skala kecil. SWOT sedang dikembangkan bersama oleh NASA dan badan antariksa Prancis Center National d’Etudes Spatial.

“Ini adalah era baru untuk misi pengamatan Bumi, dan sejumlah besar data yang akan dihasilkan memerlukan era baru untuk penanganan data,” kata Kevin Murphy, kepala petugas data sains untuk Direktorat Misi Sains NASA. “NASA tidak hanya bekerja di seluruh agensi untuk memfasilitasi akses yang efisien ke infrastruktur cloud umum, kami juga melatih komunitas sains untuk mengakses, menganalisis, dan menggunakan data itu.”

Unduhan Lebih Cepat

Saat ini, satelit ilmu bumi mengirim data kembali ke stasiun bumi di mana para insinyur mengubah informasi mentah dari satu dan nol menjadi pengukuran yang dapat digunakan dan dipahami orang. Memproses data mentah meningkatkan ukuran file, tetapi untuk misi lama yang mengirim kembali informasi dalam jumlah yang relatif lebih kecil, ini bukan masalah besar. Pengukuran kemudian dikirim ke arsip data yang menyimpan informasi di server. Secara umum, ketika seorang peneliti ingin menggunakan kumpulan data, mereka masuk ke situs web, mengunduh data yang mereka inginkan, dan kemudian mengerjakannya di mesin mereka.

Namun, dengan misi seperti SWOT dan NISAR, itu tidak akan mungkin dilakukan oleh sebagian besar ilmuwan. Jika seseorang ingin mengunduh informasi sehari dari SWOT ke komputer mereka, mereka membutuhkan 20 laptop, masing-masing mampu menyimpan satu terabyte data. Jika seorang peneliti ingin mengunduh data selama empat hari dari NISAR, dibutuhkan sekitar satu tahun untuk melakukan koneksi internet rumah rata-rata. Bekerja dengan data yang disimpan di cloud berarti para ilmuwan tidak perlu membeli hard drive besar untuk mengunduh data atau menunggu berbulan-bulan karena banyak file besar diunduh ke sistem mereka. “Memproses dan menyimpan data dalam jumlah besar di cloud akan memungkinkan pendekatan yang hemat biaya dan efisien untuk mempelajari masalah data besar,” kata Lee-Lueng Fu, ilmuwan proyek JPL untuk SWOT.

Keterbatasan infrastruktur juga tidak akan terlalu menjadi perhatian, karena organisasi tidak perlu membayar untuk menyimpan jumlah data yang membingungkan atau memelihara ruang fisik untuk semua hard drive tersebut. “Kami hanya tidak memiliki ruang server fisik tambahan di JPL dengan kapasitas dan fleksibilitas yang cukup untuk mendukung NISAR dan SWOT,” kata Hook Hua, arsitek sistem data sains JPL untuk kedua misi tersebut.

Insinyur NASA telah memanfaatkan aspek komputasi awan ini untuk produk bukti konsep menggunakan data dari Sentinel-1. Satelit tersebut merupakan misi ESA (European Space Agency) yang juga melihat perubahan permukaan bumi, meskipun menggunakan jenis instrumen radar yang berbeda dari yang akan digunakan NISAR. Bekerja dengan data Sentinel-1 di cloud, para insinyur menghasilkan peta berwarna yang menunjukkan perubahan permukaan bumi dari area yang lebih bervegetasi menjadi gurun. “Butuh satu minggu komputasi konstan di cloud, menggunakan setara dengan ribuan mesin,” kata Paul Rosen, ilmuwan proyek JPL untuk NISAR. “Jika Anda mencoba melakukan ini di luar cloud, Anda harus membeli ribuan mesin itu.”

Komputasi awan tidak akan menggantikan semua cara para peneliti bekerja dengan kumpulan data sains, tetapi setidaknya untuk ilmu Bumi, hal itu tentu saja mulai berkembang, kata Alex Gardner, anggota tim sains NISAR di JPL yang mempelajari gletser dan kenaikan permukaan laut. Dia membayangkan bahwa sebagian besar analisisnya akan terjadi di tempat lain dalam waktu dekat, bukan di laptop atau server pribadinya. “Saya sepenuhnya berharap dalam lima sampai 10 tahun, saya tidak akan memiliki banyak hard drive di komputer saya dan saya akan menjelajahi firehose data baru di cloud,” katanya.

Sumber: JPL



Pos terkait