reforef.ru 1

Базы данных космических экспериментов НИИЯФ МГУ




В.В. Калегаев, С.Ю. Бобровников

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцина, Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, г.Москва

Данные измерений магнитного поля, параметров плазмы, геофизических индексов, собранные за 40 лет запусков космических аппаратов и за более чем 100 лет наземных измерений являются ценнейшим источником информации о Земле, об окружающем ее пространстве и о физических полях Земли. В то же время, собранная информация хранится в разных организациях, часто в неудобных для использования форматах записи, а то и просто недоступна для исследователей. Это делает актуальным создание информационной системы для хранения космофизической информации и доступа к данным измерений произведенных на космических аппаратах (КА). Поэтому, важнейшим аспектом научного исследования космоса является сохранение информации полученной в рамках космических экспериментов и обеспечение эффективного доступа к ней. Особое значение приобретает использование INTERNET-технологий для организации доступа к данным с использованием Web-форм. Созданная в НИИЯФ МГУ информационная система включает в себя постоянно пополняемую коллекцию ссылок на информационные ресурсы в INTERNET, относящиеся к физике космоса, а также на архивы и базы данных космофизической информации. Архивы и базы данных, хранящиеся в НИИЯФ МГУ, содержат данные по радиационной обстановке в околоземном космическом пространстве (архив LASRE) и экспериментальные данные измерений магнитного поля и параметров плазмы солнечного ветра (копии архивов OMNI и COHO, NASA/NSSDC).

Космофизическая информационная система НИИЯФ МГУ размещается на интернет- сервере http://alpha.sinp.msu.ru/space.html. Она содержит коллекцию ссылок на интернет-ресурсы, посвященные геофизике и космической физике. Среди них: научная информация, содержащая ссылки на общую космофизическую информацию, включая электронные издания "SPD News" Американского геофизического союза и "SolarNews" Американского астрономического общества, список публикаций в научных журналах, календарь космофизических конференций, а также ссылки на онлайновые базы данных и библиографические информационные системы; cсылки на Web-серверы крупных космофизических журналов: Annales Geophysicae, Astrophysics and Space Sciences, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Journal of Geophysical Research (Space Physics), Geophysical Research Letters, Planetary and Space Science; образовательные ресурсы в области космической физики; ссылки на Web-сайты международных и национальных организаций ведущих деятельность в области космической физики. В их числе: Международная Ассоциация Геомагнетизма и Аэрономии, Американский Геофизический союз, Европейское геофизическое общество и др.; ссылки на Web-сайты российских НИИ проводящих исследования в области физики космоса; ссылки на Web- сайты, содержащие прикладное мат обеспечение для проведения исследований в области физики космоса; ссылки на Web-сайты с доступом к базам данных измерений космических аппаратов и наземных станций. Также имеется список ресурсов по космической физике доступных в НИИЯФ МГУ. Он включает доступ к моделям, разработанным в НИИЯФ МГУ, и базам космических экспериментов.

Общий подход к созданию системы космофизических баз данных выработан в НИИЯФ МГУ в процессе выполнения задач проекта БАФИЗ (БАФИЗ-2, БАФИЗ-98, БАФИЗ-96, гранты РФФИ 00-07-90080, 98-07-90381 и 95-07-19502), объединяющего несколько крупных российских научных центров, ведущих исследования в области фундаментальной физики и связанных с созданием баз данных. Подход базируется на использовании архитектуры клиент-сервер, локальных и глобальных сетей передачи данных, использовании сервисов INTERNET и систем управления базами данных (СУБД). Основой для создания любой информационной системы является вычислительная инфраструктура. Требуется наличие достаточных вычислительных мощностей для управления ИС, а также развитой сетевой инфраструктуры и средств межсетевого взаимодействия, позволяющих осуществлять удаленный доступ к данным. Существующая в настоящий момент в Отделе излучений и вычислительных методов (ОИВМ) НИИЯФ МГУ вычислительная инфраструктура, созданная в институте при поддержке РФФИ (в рамках проекта БАФИЗ) и включающая в себя высокопроизводительные рабочие станции DEC Station 3000/300, Alpha Station 250 и сервер Alpha Server 800, а также развитые средства телекоммуникации НИИЯФ (система Радио-МГУ), являются основой, необходимой для создания и использования ИС. Гипертекстовые документы системы располагаются на дисковых носителях компьютеров Alpha в Лаборатории вычислительной математики НИИЯФ МГУ и доступны через Web-серверы лаборатории (dec1.npi.msu.su), института (www.sinp.msu.ru), а также через Web-сервер БАФИЗ НИИЯФ МГУ (dbserv.npi.msu.su). Данные измерений КА хранятся в файловых архивах и в таблицах СУБД Oracle сервера БД НИИЯФ Alpha Server 800. Взаимодействие Web-сервера с БД Oracle осуществляется с использованием шлюза, созданного на базе языка PHP, установленного на Alpha сервере с операционной системой Tru64 Unix (COMPAQ/Digital).

Научная группа, в которую входят разработчики проекта, имеет тесные контакты с научными группами в космофизических институтах и центрах, занимающихся сбором и обработкой данных экспериментов на КА. За время работы над проектом БАФИЗ, при проведении совместных научных исследований сотрудниками НИИЯФ была собрана уникальная коллекция данных измерений космических аппаратов, которая легла в основу создаваемой базы данных. На основе архивов OMNI и COHO (NASA/NSSDC), содержащих данные космофизических экспериментов на космических аппаратах создана реляционная база данных космофизической информации. База данных поддерживается в среде сервера баз данных Oracle и доступна на Web-сайте dbserv.npi.msu.su НИИЯФ МГУ с помощью любого Web-браузера. Она содержит 9 таблиц, около 400 тыс. записей. Общий объем базы данных около 200 Мб.

На основе архивов OMNI и COHO (NASA/NSSDC), содержащих данные измерений на космических аппаратах, в НИИЯФ МГУ разработан интерактивный сервис доступа к базам данных космических экспериментов через Интернет. Он обеспечивает понятный и быстрый доступ к данным и к сопутствующей информации. Данные доступны посредством анонимного доступа по протоколу ftp и через HTML формы (http://alpha.sinp.msu.ru/datasets.html – архив данных, и http://alpha.sinp.msu.ru/dataintr.html – формы интерактивного доступа). Все данные космических экспериментов загружены в таблицы СУБД Oracle. На сервере работает также интернет-сервер Apache совместно со встоенным языком программирования PHP. Программы на языке PHP имеют возможность непосредственно работать с таблицами СУБД Oracle посредством SQL- запросов, что дает возможность организовать простой, надежный и быстрый интерфейс между ПО интернет-сервера и СУБД. HTML формы содержат всю необходимую информацию о содержимом таблицы космофизических данных и построены по единому шаблону, что облегчает их использование. Они дают возможность выбора необходимых данных за интересующий пользователя период времени. Заполняя HTML форму, пользователь неявным образом формирует входные параметры SQL-запроса к СУБД Oracle. Эти параметры передаются из Web-формы программе-шлюзу написанному на языке PHP, которая выполняется самим HTTP сервером. Эта программа формирует и передает SQL-запрос к СУБД, получает в ответ результат выполнения запроса и формирует на основе ответа от СУБД HTML-страницу, которая затем передается пользователю.

В НИИЯФ МГУ также собран огромный массив данных околоземных спутниковых экспериментов о потоках проникающей радиации (архив LASRE). Архив данных включает в себя экспериментальные данные о потоках энергичных электронов (E>40кэВ) и протонов (E>0.5 МэВ), наблюдаемых на околоземных спутниках на высотах менее 1000 км: Космос- 1686, КОРОНАС-И и в экспериментах на орбитальной станции МИР. Наблюдения охватывают период времени с 1979 по настоящее время, что позволяет исследовать вариации околоземной радиации в течение практически двух циклов солнечной активности. ИСЗ с высоким наклонением и высокочувствительными детекторами позволяют изучать как частицы, захваченные в радиационных поясах Земли, так и потоки радиации под поясами и в полярных областях магнитосферы Земли. База данных, общим объемом 300Mb, содержит около 300 файлов данных и более100 рисунков.

Созданные в НИИЯФ интерактивные сервисы для доступа к космофизическим экспериментальным данным через Интернет, позволяют более эффективно использовать в научных исследованиях информационные ресурсы, накопленные в институте.