宇宙科学データアーカイブDARTSの紹介とそれを使ったX線天文学研究

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るるみたつざわ
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1 JAXA の宇宙科学データベース DARTS の紹介 JAXA 宇宙科学研究所科学衛星運用データ利用センター (C-SODA) 宇宙科学情報解析研究系海老沢研

2 1. 組織体制 2. 概要 3. データ処理 4. アプリケーションの例 5. 成果の例 6. 課題と将来構想

JAXA, ISAS,C-SODA と DARTS JAXA (Japan Aerospace exploration Agency ) 人工衛星の打ち上げデータの取得 ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) 科学衛星を担当 C-SODA (Center for Science-satellite Operation and

3 JAXA, ISAS,C-SODA と DARTS JAXA (Japan Aerospace exploration Agency ) 人工衛星の打ち上げデータの取得 ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) 科学衛星を担当 C-SODA (Center for Science-satellite Operation and Data Archive) 科学衛星運用データ利用 DARTS (Data Archives and Transmission System; C-SODA が開発運用分野横断的な JAXA の科学衛星データベース ISAS 科学衛星のすべて JSPEC の一部の科学データをアーカイブ ISAS C-SODA JSPEC EORC JAXA 宇宙科学科学衛星運用データ利用太陽系探査地球観測 1. 組織体制

C-SODA and DARTS 科学衛星運用データ利用センター (C-SODA) 2008 年度に発足 C-SODA のゴール : 衛星テレメトリからユーザーまで end2end にわたる一貫したデータ処理研究者 ( 教育職 ) と技術者 ( 一般職 ) が一体となった組織 Science satellites

4 C-SODA and DARTS 科学衛星運用データ利用センター (C-SODA) 2008 年度に発足 C-SODA のゴール : 衛星テレメトリからユーザーまで end2end にわたる一貫したデータ処理研究者 ( 教育職 ) と技術者 ( 一般職 ) が一体となった組織 Science satellites Operation Telemetry EDISON (engineering data base ) SIRIUS (telemetry data base ) C-SODA High level data processing NetApp 500 Tb Hard disks DARTS 1. 組織体制 Data Users

DARTS の開発体制 Science database (DARTS) multiple fields New satellites Engineering database (EDISON) multiple fields New satellites DARTS common part EDISON common part DARTS, EDISON

5 DARTS の開発体制 Science database (DARTS) multiple fields New satellites Engineering database (EDISON) multiple fields New satellites DARTS common part EDISON common part DARTS, EDISON common parts C-SODA 科学データ利用促進グループが開発運用職員 9 人 (8 人兼任 1 人専任 ) ポスドク二人派遣技術者二人新規開発は必要に応じ適宜メーカーと契約システム運用はサポートエンジニア (NSSOL) が担当衛星運用システムネットワークと合わせて 5 人分野横断的 ( 多衛星工学データベース ) に効率的な開発 1. 組織体制 5

6 DARTS の目的世界の科学者に JAXA の科学衛星データを提供する窓口データを提供するのは各衛星プロジェクト可能な限り高次データ処理済みデータをアーカイブ原則としてデータは無償公開プロジェクトが定めた占有期間の間は暗号化使いやすい検索システムデータ早見システムの提供大量データから必要なものを簡単に取り出せるように新たなツールの開発によって研究を支援 2. 概要 6

7 JAXA の宇宙科学データ天文学 X 線 :Hakucho Tenma Ginga ASCA Suzaku MAXI 電波 :HALCA 赤外線 :SFU Akari STP (Solar-Terrestrial Physics; 太陽地球系物理 ) Jikiken Kyokkou Oozora Akebono Geotail Reimei 太陽 Hinotori Yohko Hinode 月惑星 Suisei Nozomi Hayabusa Kaguya 2. 概要青字は DARTS にデータがあるものオレンジは DARTS 外にデータがあるもの下線は現在稼働中のもの 7

すざくによる超新星残骸 SN1006 の X 線写真 (http://darts.jaxa.

8 すざくによる超新星残骸 SN1006 の X 線写真 ( による ) はやぶさによる地球スイングバイの際の地球撮像データ ata/amica/thumbnails/st_ _w.jpg 2. 概要 8

9 公開データ総量 ( 暗号化されている物も含む ) 2009 年度追加分 (Gbyte) 2010 年 3 月現在 (Gbyte) 総計天文計すざくあかり天文その他太陽計ひので太陽その他 STP 計あけぼの 1 26 Geotail れいめい STPその他 4 4 月惑星計概要

10 参考資料 2009 年衛星 / システム別データダウンロード量 ( すべてのプロトコル含む ) 10M 100M 1G 10G 100G 1T 10T 2. 概要

11 2. 概要 DARTS トップ画面

12 2. 概要天文 DARTS

13 2. 概要 Suzaku DARTS ミッションによってアプリケーションが異なるが可能な限り統一的なデザインを採用

14 2. 概要 Akari DARTS

15 2. 概要すざくデータの検索画面

16 すざくデータ検索結果の例

17 新規開発の例 (2009 年度 ) 月惑星 DARTS 開始はやぶさ SPICE PDAP JUDO に Swift 全天データ追加あかり Catalog Archive Server 公開 ( 山内発表 ) Suzaku 公開データと出版された文献 (ADS) をリンクあかつきデータアーカイブ開発進行中 2. 概要

18 高次データ処理衛星データは地上データと比較して標準化しやすい天気等の予測できない不定性が少ないその場で観測条件を変更できない取得データを自動処理 ( パイプラインプロセス ) にかけることが標準的観測者は高次処理済みデータを受けとる高次処理のレベルはミッションによって異なる 3. データ処理

19 X 線データ処理の例 X 線データ : ひとつひとつの光子をイベントとしてイベントテーブル ( エクセル表みたいなもの ) に保存 ( イベントファイル ) 1 行が 1 イベントに対応ひとつひとつの光子について機器較正により時刻位置エネルギーの補正をするエンジニアリングの部分 ( ひとによる違いがあってはいけない ) 各コラムが補正された物理量に対応する到達時刻到来方向エネルギーなど各コラムでヒストグラムを作って解析する X,Y ヒストグラムイメージ時刻ヒストグラムライトカーブエネルギーヒストグラムエネルギースペクトル科学者が独自の解析を行いその結果を解釈サイエンスの部分 ( ひとと同じではいけない ) 3. データ処理 19

20 エンジニアリング ( 定型処理 ; パイプラインプロセス ) DARTS 3. データ処理サイエンス ( 研究者によって違う解析 ) 20

JUDO と UDON http://www.netlaputa.ne.jp/~ryufuu/udon/image/udon2.

21 JUDO と UDON JUDO とUDON は DARTS の一部ブラウザを使ってDARTSデータに簡単にアクセスするためのオンラインツールソフトウェアのダウンロードが必要ない通常のブラウザでも動く DARTSを使う研究者がターゲット 4. アプリケーションの例

22 JUDO JAXA Universe Data Oriented マウスを使って天球上を自由に移動拡大 Google sky, Worldwide Telescope よりも先に開始! ブラウザだけで動くソフトウェアダウンロードしなくてよい環境によらない DARTS 中の画像データに直接アクセス複数ミッションに対応すざくあすか ROSAT Swift (X 線 ) IRAS ( 赤外線 ) それらの画像の重ね合わせが可能外部データベース (SIMBAD, NED, SSDS など ) との連携 C Java スクリプト Ajax を用いて開発 4. アプリケーションの例

proprietary data Search your target, and your

observation sequences Suzaku observation of

アプリケーションの例 Permalink of the displayed image

23 JUDO Display the celestial sphere, zoom-in and out with mouse. Different colors tell Suzaku public or proprietary data Search your target, and your can see the position on the sky Different colors tell X-ray energies. Mouse over the foot prints tell the observation sequences Suzaku observation of the Galactic Center region 4. アプリケーションの例 Permalink of the displayed image may be obtained 新たな天体の位置をクリックその座標でSDSS, NED, SIMBAD,ADSの検索ができる Specify points of interests, and outside databases (SIMBAD, NED etc) are referenced

24 UDON Universe via DARTS ON-line オンライン X 線データ解析ツール X 線の疑似カラー画像任意の天体領域の光度曲線エネルギースペクトルを生成表示いまのところ Suzaku データが対象 IDL ON-the net (ION), Flash, ftools を組み合わせて開発 4. アプリケーションの例

25 UDON ION (IDL On-the net) Flash ftools are used Any three X-ray energies and Red, Green, Blue colors correspond Interactively rescale the figures. Download the spectra and images. 4. アプリケーションの例 Specify region to extract energy spectra and light curves

26 ぎんがアーカイブの利用例今月の DARTS 2008 年 3 月号より二十年前のデータからも発見がある! 5. 成果の例 26

27 あすか衛星のデータを使った論文 1993 年から2007 年までに英文で出版された査読付き論文 1463 本について調査 ( 日本物理学会誌 2008 年 9 月号より ) 寿命は2736 日約二日の観測あたり一本の論文日本の論文 1/3, アメリカの論文 1/3 日米共同の論文 1/6 日本アメリカ以外の論文 1/6 5. 成果の例世界 31 ヶ国の研究者があすか衛星をつかった論文を出版している 27

28 C-SODA と NASA,ESA のデータセンターとの比較 NASA, ESA では大型の科学衛星が上がると一つのデータセンターができる事が標準的 DARTS のように複数分野にまたがるデータベースは稀衛星の打ち上げ前からデータ処理解析ソフトウェアデータアーカイブズの準備を行う衛星終了後はデータは複数衛星を扱うデータアーカイブセンターに集約データセンターのスタッフは専門を生かし近接分野の複数の衛星データ処理アーカイブに携わる科学者と技術者の緊密な連携が実現している技術者の長期的な雇用が保証されているデータセンターがデータ解析ソフトウェア開発解析マニュアル整備まで実行している 6. 課題と将来構想 28

29 JAXA におけるデータセンターの課題海外では当たり前であるような前項の事柄が実現していないデータ利用についての意識の違い衛星の開発に比べデータ整備にかける人員予算が少ない高度なシステムエンジニアリングを必要とする高次データ処理が進まないあかり衛星全天データ処理かぐやデータの高次機器較正など機械的な処理で済む低レベルデータ処理 ( テレメトリアーカイブ ) は確立しているのだが月惑星データベースの基盤整備が必要今は日本の月惑星探査の黎明期データを高次に処理し世界に向けて発信していく体制が確立していない国際協力頼みの状況すざくひのであかりは一部海外でプロセシングを実施すざく解析ソフトは日本で開発した者を NASA でパッケージ管理解析ソフトウェアを長期にわたって維持管理する体制はないデータ処理技術者の継続的な雇用ができない多くの衛星の高次データ処理をポスドクが担当ポスドクが離れるとデータ処理が終わってしまう危険性 6. 課題と将来構想 29

30 日本の科学衛星データセンターの将来構想 JAXA の科学衛星プロジェクトあかつき ( 金星,2010 年 ) EXCEED ( 小型衛星惑星 2011 年 ) Astro-H( 高エネルギー ; 2013 年 ) BepiColombo( 水星 2014 年 ) プリプロジェクトはやぶさ 2( 小惑星 2014+) SELENE-2( 月 2014+) SPICA( 赤外線 2017+) ISS( 国際宇宙ステーション ) 搭載ミッションのデータ MAXI(X 線 2009 年 ) SMILES( 高層大気 2009 年 ) その他衛星ワーキンググループ活動中の数 >10 データ処理データアーカイブズおよび衛星運用の負荷の飛躍的な増大に対処する体制が必要 6. 課題と将来構想 30

31 定常的に複数衛星の高次データ処理を実施高レベルデータをアーカイブ化世界に向けて発信できるようにしたい JAXAはすぐれた科学衛星を作れるようになったがそのデータ利用のためのシステムはアメリカ (NASA) ヨーロッパ(ESA) に比べて貧弱科学衛星データ利用促進のためのセンターを作りたい 6. 課題と将来構想 31

当センターを中心として宇宙への応用をターゲットとした先端情報技術の研究開発をおこなう

当センターの活動によって人工衛星を開発する科学者技術者およびそれらの衛星データを利用する研究者や一般の人々

32 新センター構想 1. 将来のあらゆる科学衛星探査機宇宙ステーション搭載装置利用のために必要な管制データ処理からコミュニティーへのデータ展開アーカイブ化までを一括して引き受ける統合環境を備えたトップセンターを設立する 2. 当センターを中心として宇宙への応用をターゲットとした先端情報技術の研究開発をおこなうそれによって宇宙利用を支えるための情報基盤を世界最先端のレベルまで引き上げる 3. 当センターの活動によって人工衛星を開発する科学者技術者およびそれらの衛星データを利用する研究者や一般の人々双方を対象とした宇宙利用総合科学へのオープンアクセスを実現する衛星データを取得発信する側科学者技術者 6. 課題と将来構想衛星観測装置生データ運用データ処理支援新トップセンター先端情報技術宇宙利用への開発研究衛星管制高次データ処理衛星データ公開強力なデータサーバ広報普及アクセス高次データ宇宙利用総合科学へのオープンアクセスの実現衛星データを利用する側研究者一般国民世界中の人々 32

33 新センターの意義以下を実施することにより宇宙基本法にうたわれている人類社会の発展に資する宇宙開発利用を推進する 1. すでに取得した科学衛星データについてその高次データ処理とデータ配信公開を推進しそこから最大限の科学的成果を引き出す 2. 科学衛星の開発管制に必要な情報システムの研究開発を進めることにより今まで宇宙を利用した事がないコミュニティーが宇宙利用総合科学へ参入しデータを容易に取得利用できるようにする 3. 衛星データへのアクセスを容易にする情報システムの開発により国民による衛星データ利用のためのハードルを極限まで下げる宇宙利用総合科学へのオープンアクセスの実現人工衛星の成果が目に見える広報活動社会教育コンテンツ産業衛星利用データ取得衛星データ利用科学教育への展開衛星やステーションを使った新たな実験や観測の支援 6. 課題と将来構想衛星管制運用支援高次データ処理データアーカイブ運用世界中の研究者へ高次処理データを速やかに配信 33

新センター設立の波及効果人材育成科学研究と情報技術の双方に長けた人材の創出宇宙科学研究を通じ大量データ処理や高度なデータ解析手法等を習得した博士を送出それらの若手研究者技術者が宇宙以外の様々な科学技術分野に飛びこんでいって活躍する研究開発の波及効果情報技術を通した地球探査月探査惑星探査の連携資源探査環境計測など宇宙からの地球探査観測は人類社会に直ちに役に立つ

34 新センター設立の波及効果人材育成科学研究と情報技術の双方に長けた人材の創出宇宙科学研究を通じ大量データ処理や高度なデータ解析手法等を習得した博士を送出それらの若手研究者技術者が宇宙以外の様々な科学技術分野に飛びこんでいって活躍する研究開発の波及効果情報技術を通した地球探査月探査惑星探査の連携資源探査環境計測など宇宙からの地球探査観測は人類社会に直ちに役に立つ地球探査に用いられてる実用技術を月惑星データに適用し将来の月惑星利用の準備を進める基幹的情報技術の開発現在は国内で使われているほとんどの OS や検索エンジンのシェアをアメリカの私企業であるグーグルやマイクロソフトが握っている本提案による情報技術開発研究から国家の基幹となる情報コア技術が発生する事が期待される外交のための宇宙の推進科学による安全保障の実現本センターで扱う宇宙の科学データは利益やモラルが絡まないので基本的に公開できるものでありその利用は世界に対して開かれている特に自前でそのような高品質データを持たないアジアの近隣諸国をターゲットに戦略的にデータ公開を進めていく 6. 課題と将来構想それが国と国との信頼醸成緊張緩和につながる地理情報システム (GIS) の小惑星イトカワへの応用 PLAINニュース189 号より 34

新たな宇宙基本計画における宇宙科学・宇宙探査の位置付け及び主な関連事業の概要

新たな宇宙基本計画における宇宙科学・宇宙探査の位置付け及び主な関連事業の概要 2. 我が国の主要な宇宙科学宇宙探査有人宇宙活動プログラムの概要 ( 宇宙科学プログラム ) 1. 宇宙物理学天文学 1.1 X 線天文学 1.1.1 X 線天文衛星すざく (ASTRO-EII) 1.1.2 次期 X 線天文衛星 (ASTRO-H) 1.2 赤外線天文学 1.2.1 赤外線天文衛星あかり (ASTRO-F) 1.2.2 次期赤外線天文衛星 (SPICA) 2. 太陽系科学