Explorar el universo con nuevas tecnologías para gestionar datos masivos

Abordar cuestiones estratégicas de investigación en astrofísica, mejorar el conocimiento de nuestra galaxia y del cosmos e impulsar el sector espacial europeo al frente de la astrofísica son los ejes de referencia del proyecto SPACIOUS. Este proyecto está financiado con 1,9 millones de euros por el programa Horizonte Europa, de la Unión Europea, y lo coordina el catedrático de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona Xavier Luri, director del Instituto de Ciencias del Cosmos (ICCUB).

SPACIOUS (Science PlAtform Cloud Infrastructure for Outsize Usage Scenarios), que se desplegará de enero de 2024 a diciembre de 2027, quiere convertirse en un punto de inflexión para explotar los datos científicos de misiones espaciales de manera más eficiente, mediante un nuevo marco computacional en astrofísica basado en tecnologías de datos masivos (big data) y minería de datos (data mining). Con este enfoque innovador, el proyecto será decisivo en ciencia espacial para gestionar el gran volumen creciente de datos de alta complejidad de misiones espaciales como Gaia, el proyecto emblemático de la Agencia Espacial Europea (ESA) para realizar la cartografía estelar nuestra galaxia, la Vía Láctea, o Euclid, lanzada recientemente y dedicada a entender mejor la energía oscura y la materia oscura midiendo con precisión la expansión acelerada del universo.

Esta iniciativa potenciará el acceso unificado a datos científicos, infraestructuras, herramientas y metodologías que analicen la información de los proyectos espaciales. SPACIOUS es el resultado de la cooperación científica entre la Universidad de Barcelona, ​​la Universidad de A Coruña (UDC), la Universidad de Edimburgo (UEDIN, Reino Unido), el Barcelona Supercomputing Center (BSC), el Centro de Astrofísica y Gravitación (CENTRA, Portugal) y la Universidad Adam Mickiewicz de Poznan (UAM, Polonia).

Gaia y Euclid: descubriendo los secretos de la galaxia y el universo

Gaia es una misión líder de la ESA lanzada al espacio en diciembre de 2013 para crear el mapa tridimensional más preciso y completo de nuestra galaxia —la Vía Láctea—, con datos sobre posición, velocidad y dirección del movimiento, luminosidad, temperatura y composición de casi 2.000 millones de objetos galácticos y extragalácticos. Esta información permitirá a los astrónomos reconstruir la evolución pasada y futura de la galaxia durante miles de millones de años. El satélite Gaia es uno de los instrumentos más precisos y tecnológicamente más avanzados jamás construidos.

Desde sus inicios, en Gaia participa un equipo de astrónomos e ingenieros del ICUCB y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), dirigido por los investigadores Carme Jordi, Xavier Luri y Francesca Figueras, del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica (UB-ICCUB-IEEC).

«En este contexto, el proyecto SPACIOUS contribuirá a potenciar la competitividad de la comunidad científica de la Unión Europea y se aplicará de forma inmediata en la gestión de datos de la misión Gaia, que han llegado a las decenas de terabytes actualmente y alcanzarán los cientos de terabytes en un futuro cercano», detalla Xavier Luri, miembro del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica. «Este nuevo proyecto europeo también se aplicará de forma inmediata a otro proyecto espacial de la ESA: la misión Euclid, que quiere estudiar dos componentes básicos de nuestro universo, la materia y la energía oscuras».

En concreto, Euclid observará miles de millones de galaxias a una distancia de hasta 10.000 millones de años luz para crear el mapa en tres dimensiones más exacto y extenso del universo. La nave espacial Euclid de la ESA, que se lanzó con éxito en el espacio en julio de 2023, permitirá conocer cómo ha evolucionado la expansión del universo durante su historia cósmica.

SPACIOUS: un nuevo escenario tecnológico

En un entorno tan altamente competitivo a nivel internacional, SPACIOUS establecerá un nuevo escenario tecnológico para facilitar una explotación más eficiente de conjuntos de datos masivos con metodologías de análisis que superen las expectativas actuales.

«SPACIOUS quiere combinar las tecnologías existentes en un nuevo entorno de big data y data mining para permitir el análisis de los datos de las misiones de ESA hasta un nivel que no es posible alcanzar con los medios de análisis tradicionales. Y todo esto, de forma paralela al progreso de nuestra propia investigación astrofísica y de la gestión de los datos disponibles de las misiones Gaia y Euclid», detalla Xavier Luri.

SPACIOUS quiere lograr un impacto relevante a nivel científico y también tecnológico en beneficio de toda la sociedad y de la economía. En su vertiente más científica, los impactos más destacados se reflejarán en un aumento del número de productos y publicaciones científicas en astrofísica basados ​​en la explotación de conjuntos de datos masivos.

En la vertiente más tecnológica, el proyecto facilitará que haya un número cada vez más elevado de instituciones e investigadores con capacidad de realizar un procesamiento avanzado de datos y equipos científicos que exploten datos de la ESA, especialmente los de las misiones Gaia y Euclid. Además de generar promociones de científicos e ingenieros con habilidades relevantes en análisis de datos (data analytics) y datos masivos, SPACIOUS también potenciará la transferencia de soluciones tecnológicas al sector privado en beneficio de la economía global de la Unión Europea.