Die Sonne ist lebensspendend, kraftvoll, fern und für die meisten von uns ein bisschen unbekannt. Aber jetzt kann die ätherische Schönheit - und die mächtige Wut - des größten Sterns unseres Sonnensystems dank einer Videoinstallation, die Teil einer naturwissenschaftlichen Lektion und Teil einer Performance-Kunst ist, in Super-High-Definition und atemberaubenden Farben hautnah erlebt werden.
Die 7 mal 6 Fuß große Videowand im Nationalen Luft- und Raumfahrtmuseum von Smithsonian schließt die 150 Millionen Kilometer lange Lücke zwischen der Erde und der Sonne. Die Bildschirmauflösung von 4.096 x 4.096 Pixel ist mehr als doppelt so hoch wie die des typischen hochauflösenden Fernsehgeräts. Das Video, das in Schleifen gezeigt wird, ist eine Zusammenführung einer erstaunlichen Menge von Echtzeitdaten. Betrachter der „Dynamic Sun“ -Installation können innerhalb von 24 Stunden nach ihrem Auftreten Koronalschleifen, Sonnenflecken, Sonneneruptionen und andere solare Aktivitäten beobachten.
Die technologische Leistung wurde von zwei Smithson-Astrophysikern entwickelt, die entschieden, dass es keinen Grund gibt, warum Wissenschaft nicht auch kunstvoll sein kann.
"Ich denke, es ist einnehmend, auch wenn Sie nicht verstehen, was Sie sehen", sagt Henry "Trae" Winter III - der leitende Architekt des Projekts - vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Wenn jemand das Display in sich aufnimmt, "transzendiert es Wissen und trifft wirklich auf die menschliche Erfahrung", sagt er.
„Ein Bild wie dieses ist immer gut, um die Menschen zum Staunen zu bringen“, sagt Winters Kollege und Co-Architekt Mark Weber.
Die Bildschirmauflösung von 4.096 x 4.096 Pixel ist mehr als doppelt so hoch wie die des typischen hochauflösenden Fernsehgeräts. (Brendan McCabe) Er möchte aber auch, dass sie die sich ständig ändernden und dynamischen Aspekte der Sonne sehen. "Visuell haben die Menschen einen sehr flachen Blick auf die Sonne", sagt Weber. Das Ziel ist, dass sie „das Bild in ihrem Kopf ersetzen und verstehen, dass es diesen ganz anderen Aspekt der Sonne gibt, der schön und kompliziert ist.“
Er und Winter möchten dieses Evangelium verbreiten und so viele Menschen wie möglich erreichen. Die Videowand im Luft- und Raumfahrtmuseum wird bis 2019 zu sehen sein. Sie bauen eine weitere, die 2018 zur Eröffnung des wiederaufgebauten Cleveland Museum of Natural History geliefert wird, und sie planen die Finanzierung einer Wand im Cambridge Public Bibliothek in Massachusetts.
"Visuell haben die Menschen einen sehr flachen Blick auf die Sonne", sagt Mark Weber, einer der Erfinder der Dynamic Sun. Das Ziel ist, dass sie „das Bild in ihrem Kopf ersetzen und verstehen, dass es diesen ganz anderen Aspekt der Sonne gibt, der schön und kompliziert ist.“ (Brendan McCabe) Eine Karte von Videospielern nehmen
Der Winter war schon immer ein Bastler. Wenn die Budgets knapp geworden sind - wie sie es tendenziell tun -, hat Winter damit gerechnet, was er zusammenkratzen und kratzen konnte.
Das Aufkommen der Atmospheric Imaging Assembly (AIA) brachte eine Reihe neuer Herausforderungen mit sich. Die AIA, die gemeinsam vom Advanced Technology Center von Lockheed Martin und dem Smithsonian Astrophysical Observatory gebaut wurde, ist ein leistungsstarkes Set aus vier parallelen Teleskopen, mit denen alle 10 Sekunden Fotos der Sonne auf 10 verschiedenen Kanälen aufgenommen werden können.
Das Gerät wurde am Solar Dynamics Observatory der NASA montiert, einem 2010 ins Leben gerufenen Orbiter.
Die Sternwarte ist eine Meisterleistung. Es befindet sich in einer geosynchronen Umlaufbahn in einer Höhe von 35.000 km über der Erde und ermöglicht die kontinuierliche Beobachtung der Sonne und den gleichzeitigen kontinuierlichen Download ihrer Daten. Das Ziel ist es, Wissenschaftlern mehr Informationen über den Einfluss der Sonne auf die Erde zu geben. Die Bilder der AIA geben ihnen einen riesigen Einblick in den Lebenszyklus der Sonne und ihre Eigenheiten. Es ist auch das vollste Bild aller Zeiten.
Im Gegensatz zu früheren Missionen, die nur teilweise einen Blick auf die Sonne gaben, „sieht man die ganze Sonne die ganze Zeit“, sagt Weber.
Die Sonne ist ein riesiger Gasball, aber es können gleichzeitig viele verschiedene Temperaturen auftreten, die zwischen 10.000 und 27 Millionen Grad Fahrenheit liegen. Die Wellenlängen entsprechen diesen Temperaturen, es sind jedoch keine Farben zugeordnet. Wissenschaftler fügen also Farbe als Schlüssel hinzu, um ihre Forschung und ihr Verständnis zu fördern. (Brendan McCabe) Die Smithsonschen Astrophysiker mussten dieses große Bild verstehen. Die AIA spuckt täglich etwa zwei Terabyte Daten aus, sagt Weber. Es muss auch mit Beobachtungen von anderen Sonnensatelliten integriert werden und gemäß der NASA-Charta mit Wissenschaftlern auf der ganzen Welt geteilt werden. Sie beschlossen, eine Kommandokonsole für das Smithsonian Astrophysics Observatory zu erstellen: die erste Videowand.
Es gab kein offizielles Geld dafür, also baute Winter es selbst mit den Werkzeugen, die Durchschnittsspielern zur Verfügung standen. "Ich könnte diese Grafikkarten für Hunderte von Dollar kaufen und die Arbeit eines Zehntausend-Dollar-Computers erledigen", sagt Winter.
„Die Karten sind so leistungsfähig und kostengünstig geworden, dass ich eine Vielzahl von Streams ausführen kann, die perfekt miteinander synchronisiert sind“, sagt er. Das fertige Produkt war „eine schöne Leinwand“.
Es erregte auch die Aufmerksamkeit eines Besuchers von Smithsonian, der bemerkte, dass es großartig wäre, eines in einem der Flaggschiff-Museen der Institution in der National Mall in Washington zu installieren.
Dieses Mal gab es einen kleinen Betrag - 200.000 US-Dollar aus Smithsonian- und NASA-Zuschüssen -, aber Winter und Weber mussten immer noch Zeit und Ressourcen bündeln, um die Videowand des Luft- und Raumfahrtmuseums Wirklichkeit werden zu lassen.
Aber, sagt Weber, "nur weil die Farbe willkürlich ist, heißt das nicht, dass das Bild willkürlich ist." Er möchte nicht, dass die Zuschauer glauben, sie seien nur computergenerierte Grafiken. Sie sind das eigentliche Geschäft mit Farben, die für das Interesse hinzugefügt wurden. (Brendan McCabe) Es wurde auch viel Mühe investiert, um herauszufinden, wie man die Daten in Filmdateien komprimiert und diese Dateien auf der ganzen Welt verschiebt, ohne einen Server zum Absturz zu bringen, so Weber. Er und Winter entwickelten zusammen mit einigen Kollegen eine Software, die es ermöglichte, die Filme zu übertragen und den gesamten Prozess zu automatisieren. Trotzdem dauert es fast 12 Stunden, um jeden Tag einen einzelnen Film (der mehrere Video-Loops enthält) auf die Server des Air and Space Museum herunterzuladen. Es wird immer über Nacht gemacht, um Abstürze bei Tag zu vermeiden.
Der Film ist der Endpunkt eines mehrstufigen Prozesses, der mit den von der AIA gesammelten Daten beginnt. Das Teleskop sendet isolierte Datenpakete kontinuierlich an ein Labor in White Sands, New Mexico. Dieses Labor sendet dann diskrete Pakete an Stanford, wo sie zu einem Bildformat zusammengesetzt werden. Stanford archiviert die Bilder automatisch und gibt sie auf Anfrage an Forscher weiter. Da es so viele Daten gibt, gibt es weltweit mehrere Server-Hubs - und das Smithsonian Observatory ist ein entscheidender Hub für den Datenaustausch mit Kollegen. Winter und Weber tippen auch direkt auf den Datenfluss, um die täglichen Filme zusammenzustellen.
Winter und Weber teilen die Daten mit ihren Partnern auf der ganzen Welt und beginnen mit der Zusammenstellung der Filme für die Videowand des Luft- und Raumfahrtmuseums. Dazu müssen die Bilder „eingefärbt“ werden, indem Rot, Gelb, Lila oder Grün hinzugefügt werden, um unterschiedliche Temperaturen darzustellen.
Die Sonne ist ein riesiger Gasball, aber es können gleichzeitig viele verschiedene Temperaturen auftreten, die zwischen 10.000 und 27 Millionen Grad Fahrenheit liegen. Der AIA erfasst die Wellenlängen, die diesen Temperaturen entsprechen, es sind jedoch keine Farben damit verbunden. Wissenschaftler fügen also Farbe als Schlüssel hinzu, um ihre Forschung und ihr Verständnis zu fördern.
Die Farben sorgen auch für einige ziemlich intensive visuelle Effekte. Während sich das Video durch die Temperaturen bewegt, entsteht ein Kaleidoskop wechselnder Farben.
Aber, sagt Weber, "nur weil die Farbe willkürlich ist, heißt das nicht, dass das Bild willkürlich ist." Er möchte nicht, dass die Zuschauer glauben, sie seien nur computergenerierte Grafiken. Sie sind das eigentliche Geschäft mit Farbe für Interesse hinzugefügt.
Die beiden Wissenschaftler haben außerdem eine maßstabsgetreue Darstellung der Erde hinzugefügt. Der Durchmesser der Sonne beträgt das 109-fache des Erddurchmessers, was bedeutet, dass etwa eine Million Erden in die Sonne passen könnten.
Es ist atemberaubend, weil die Erde nur ein winziger Fleck in der unteren Ecke des Videos ist. "Sie verstehen unseren Platz im Universum ein wenig besser", sagt Winter.
Das Museum ist normalerweise chaotisch mit vielen energiegeladenen Kindern. Das meiste, was jemand für einen bestimmten Gegenstand ausgibt, sind 30 Sekunden, sagt der Kurator David DeVorkin. Aber mit der dynamischen Sonne ist „die Verweilzeit länger als die, die wir normalerweise sehen - sie steigt manchmal auf einige Minuten an.“ (Brendan McCabe) Ein künstlerisches Unterfangen
Und das ist die Natur der Kunst - uns dazu zu bewegen, unsere Erfahrung in Frage zu stellen, uns über unsere Menschlichkeit zu wundern und uns zu inspirieren, mehr zu wissen.
Winter wird zunehmend gebeten, Dynamic Sun als Kunstwerk zu kommentieren. Im April nahm er an einem Harvard-Seminar mit dem Titel „Kunst, Technologie, Psyche“ teil und hielt einen Vortrag mit dem Titel „Big Data to Big Art“.
"Ich habe angefangen, eine Baskenmütze zu tragen", sagt er halb im Scherz, weil er sich selbst als Künstler betrachtet. Die Leidenschaft und Kreativität zwischen Kunst und Wissenschaft werden geteilt, sagt er und fügt hinzu: "Wissenschaft ist eigentlich schön."
Die Dynamic Sun-Videowand ist zweifellos Kunst, sagt Matilda McQuaid, Kuratorin am Cooper Hewitt, Smithsonian Design Museum in New York City. Sie und eine Co-Kuratorin stolperten im Grunde genommen über die Videowand, als sie nach Dingen suchten, die in einer Ausstellung gezeigt werden sollten, um den Cooper Hewitt nach einer dreijährigen Renovierung wieder zu eröffnen. Sie suchten nach Stücken aus der Smithsonian-Sammlung und waren fasziniert vom Astrophysics Observatory. Bei einem Besuch in der Sternwarte sahen sie Winter und Webers interne Videowand.
Es war "das schönste Stück, das wir seit langer Zeit gesehen hatten", sagt McQuaid. Der Cooper Hewitt beauftragte Winter und Weber mit der Erstellung einer neuen Videowand und teilte ihnen mit, dass „Dynamic Sun“ das Herzstück der Ausstellung „Tools: Extending Our Reach“ sein würde, die im Dezember 2014 eröffnet wurde.
Die 7 mal 6 Fuß große Installation befand sich neben einem Stück namens „Controller of the Universe“, das eine Zusammenstellung von Handwerkzeugen enthielt, die dem Museumsbesucher das Gefühl gaben, der Meister seiner Domäne zu sein. Aber als sie sich umdrehten, sahen sie die winzige Erde neben der riesigen Sonne. "Sie verstehen, dass wir nicht Controller des Universums sind", sagt McQuaid. "Es ist sehr demütigend - wie klein wir sind."
Der visuelle Reiz der Wand (die Ausstellung ist jetzt geschlossen) war "augenblicklich", sagt sie. Es war nicht so leicht ersichtlich, warum es als Werkzeug angesehen wurde; Es gab wenig erklärenden Text. Der Text sagte den Besuchern jedoch, dass die in den Videos enthaltenen Daten Astrophysikern dabei helfen sollten, Veränderungen auf der Sonne mit Ereignissen auf der Erde in Verbindung zu bringen.
Die Dynamic Sun-Videowand ist zweifellos Kunst, sagt Matilda McQuaid, Kuratorin am Cooper Hewitt, Smithsonian Design Museum in New York City. (Brendan McCabe) Viele Leute verstehen diese Verbindung nicht, sagt David DeVorkin, ein Mitforscher von Dynamic Sun, der auch Kurator des Luft- und Raumfahrtmuseums ist. "Wenn die Sonne aufplatzt oder Schluckauf hat, ist die Erde erkältet", sagt er.
Beispielsweise führte ein von dem britischen Astronomen Richard Carrington beobachtetes Aufflackern 1859 zu einem riesigen Magnetimpuls, der Telegraphensysteme zerstörte und auf dem ganzen Planeten farbenfrohe Auroren erzeugte. Seitdem hat es andere Fackeln gegeben, die Telefondienste und Elektrizitätswerke außer Betrieb gesetzt haben.
Diese Art der Verknüpfung mit der Ausstellung Dynamic Sun - und der Hintergrundgeschichte zu ihrer Entwicklung - wurde nicht im Luft- und Raumfahrtmuseum hergestellt, wird es aber irgendwann sein.
Auch ohne die pädagogische Komponente sind die Besucher begeistert. Das Museum ist normalerweise chaotisch mit vielen energiegeladenen Kindern. Das meiste, was jemand für einen bestimmten Gegenstand ausgibt, sind 30 Sekunden, sagt DeVorkin. Bei der dynamischen Sonne ist „die Verweildauer länger als normalerweise - sie steigt manchmal auf einige Minuten an.“
Das ist spannend für Weber und Winter. Für Weber geht es darum, Wege zu finden, um Menschen für die Wissenschaft zu begeistern. Dynamische Sonne im Luft- und Raumfahrtmuseum wird dieses Engagement enorm fördern. "So viele Augäpfel werden es sehen", sagt er.
Winter sagt, Dynamic Sun sei "ein Leidenschaftsprojekt gewesen" und fügte hinzu: "Ich habe es definitiv nicht für das verrückte Video-Wall-Geld da draußen getan." beeindruckendsten Orte auf dem Planeten “, sagt er, „ die Errungenschaft eines Lebens “.
