Titulo Estágio
Desenvolvimento de software de análise de dados da missão THOR a bordo do SPACE RIDER
Áreas de especialidade
Engenharia de Software
Local do Estágio
CISUC-SSE e LIP-Coimbra
Enquadramento
O projeto THOR-SR (TGF and High-energy astrophysics Observatory for gamma-Rays on board the Space Rider) consiste numa missão científica de validação de inovadores conceitos tecnológicos cujo instrumento principal é constituído por detetores de CdTe e de Si a ser lançando a bordo do novo veículo reutilizável da ESA, o Space Rider. Trata-se de uma missão que realizará medidas para astrofísica de raios gama, para estudo do ambiente de radiação orbital e para estudar os flashes de raios gama emitidos pelas nuvens cumulonimbus, através de técnicas de espetroscopia, imagiologia e polarimetria. É um instrumento de largo campo de visão (~2𝛑 sr) providenciado por quatro planos de detetores de CdTe, operando numa gama de energias entre os 100 keV e 1 MeV.
Uma das inovações da missão THOR é a utilização da técnica de reconstrução da trajetória de fotões de raios gama registados no instrumento científico provenientes de fontes celestes (pulsares, surtos de raios gama, Sol, etc.) permitindo a sua localização no céu. A reconstrução é possível graças à configuração tridimensional dos vóxeis dos 16 detectores de CdTe dispostos em quatro andares e à física do efeito de Compton.
Plano de Trabalhos: O aluno deverá desenvolver um software de interface entre os dados registados no instrumento científico da missão THOR e software de análise de reconhecimento e reconstrução da trajetória de fotões. Em particular:
1- O aluno deverá desenvolver software para a leitura dos dados registados no instrumento científico da missão THOR adaptando a função de leitura de dados do programa Medium-Energy Gamma-ray Astronomy library (MEGAlib)*. O MEGAlib é um programa baseado no programa GEANT4, do CERN, cuja base é C++. Este programa que simula e reconstrói a trajetória de fotões em sensores com geometrias complexas. No entanto, a função de leitura de dados exteriores deve ser adaptada a cada sistema específico para leitura e processamento de dados.
2- Depois de o MEGAlib ser adaptado à leitura dos dados produzidos pela missão THOR, este programa deve ser testado e validado com dados reais e comparado com as simulações geradas pela função de simulação do MEGAlib construindo um modelo de massa do instrumento científico dentro a bordo do Space Rider.
3- Depois de validado o software, o aluno deverá avaliar a possibilidade de adaptar e fazer correr o MEGAlib em voo, no computador de bordo da missão THOR.
*“MEGAlib – The Medium Energy Gamma-ray Astronomy Library”, Andreas Zoglauer et al., New Astronomy Reviews 50 (2006) 629–632.
Objetivo
O objectivo desta tese é desenvolver um software/componente para recolha, tratamento, e processamento entre os dados registados no instrumento científico da missão THOR e software de análise de reconhecimento e reconstrução da trajetória de fotões. Este desenvolvimento deve passar pelas diferentes fases de desenvolvimento de software, desde definição da arquitectura da solução, análise de riscos, levantamento de requisitos, desenvolvimento, e testes.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
[11/09/2023 a 24/09/2023] Revisão de conceitos e artefactos necessários/associados à tese
[25/09/2023 a 08/10/2023] Definição do plano de desenvolvimento de SW
[09/10/2023 a 26/11/2023] Definição de requisitos funcionais e não-funcionais, arquitectura, análise de riscos
[27/11/2023 a 15/01/2024] Relatório Intermédio
Plano de Trabalhos - Semestre 2
[05/02/2024 a 28/04/2024] Implementação/desenvolvimento do SW
[29/04/2024 a 12/05/2024] Validação do sistema com dados existentes e análise de resultados
[13/05/2024 a 02/05/2024] Adaptação/simulação para execução em runtime a bordo da missão THOR
[03/05/2024 a 03/06/2024] Relatório Final.
Condições
O trabalho será desenvolvido no contexto do grupo de Investigação de Software and Systems Engineering (SSE) do CISUC e do LIP-Coimbra
Observações
Tese co-orientada por Rui Curado da Silva, Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas
Orientador
João Rodrigues de Campos
jrcampos@dei.uc.pt 📩