Laboratorios Nacionales Sandia

Sandia National Laboratories (SNL), también conocido como Sandia, es uno de los tres laboratorios de investigación y desarrollo del Departamento de Estado de los Estados Unidos. Administración Nacional de Seguridad Nuclear de Energy (NNSA). Con sede en la Base de la Fuerza Aérea de Kirtland en Albuquerque, Nuevo México, tiene una segunda instalación principal al lado del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California y una instalación de prueba en Waimea, Kauai, Hawái. Sandia es propiedad del gobierno federal de EE. UU., pero administrada y operada de forma privada por National Technology and Engineering Solutions of Sandia, una subsidiaria de propiedad absoluta de Honeywell International.

Establecido en 1949, SNL es un "laboratorio multimisión" con el objetivo principal de promover la seguridad nacional de los EE. UU. mediante el desarrollo de diversas tecnologías basadas en la ciencia. Su trabajo abarca aproximadamente 70 áreas de actividad, incluida la disuasión nuclear, el control de armas, la no proliferación, la eliminación de desechos peligrosos y el cambio climático. Sandia alberga una amplia variedad de iniciativas de investigación, que incluyen biología computacional, matemáticas, ciencia de materiales, energía alternativa, psicología, MEMS y ciencia cognitiva. En particular, albergó algunas de las supercomputadoras más antiguas y rápidas del mundo, ASCI Red y ASCI Red Storm, y actualmente alberga Z Machine, el generador de rayos X más grande del mundo, que está diseñado para probar materiales. en condiciones de temperatura y presión extremas.

Sandia realiza investigaciones a través de acuerdos de asociación con entidades académicas, gubernamentales y comerciales; las oportunidades educativas están disponibles a través de varios programas, incluido Asegurar la mejor investigación académica y amp; Programa de Talento en Colegios y Universidades Históricamente Negros (START HBCU) y la Red de Asociaciones de la Universidad de Sandia (una colaboración con la Universidad de Purdue, la Universidad de Texas en Austin, el Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Nuevo México).

Historial de laboratorio

Uno de los primeros edificios permanentes de Sandia (construyendo 800) se completó en 1949

Laboratorios Nacionales Sandia' sus raíces se remontan a la Segunda Guerra Mundial y al Proyecto Manhattan. Antes de que Estados Unidos entrara formalmente en la guerra, el Ejército de EE. UU. arrendó un terreno cerca de un aeropuerto de Albuquerque, Nuevo México, conocido como Oxnard Field, para dar servicio a aeronaves transitorias del Ejército y la Armada de EE. UU. En enero de 1941 comenzó la construcción de la Base Aérea del Ejército de Albuquerque, lo que condujo al establecimiento de la Escuela de Vuelo Avanzado del Ejército-Bombardier School cerca de finales de año. Poco después, pasó a llamarse Kirtland Field, en honor al primer piloto militar del Ejército, el coronel Roy C. Kirtland, y a mediados de 1942, el Ejército adquirió Oxnard Field. Durante los años de guerra, las instalaciones se ampliaron aún más y Kirtland Field sirvió como una importante instalación de entrenamiento de las Fuerzas Aéreas del Ejército.

En los muchos meses previos a la detonación exitosa de la primera bomba atómica, la prueba Trinity y la entrega de la primera arma atómica aerotransportada, el Proyecto Alberta, J. Robert Oppenheimer, Director del Laboratorio de Los Álamos, y su asesor técnico, Hartly Rowe, comenzó a buscar un nuevo sitio conveniente para Los Álamos para continuar con el desarrollo de armas, especialmente sus aspectos no nucleares. Sintieron que una división separada sería mejor para realizar estas funciones. Kirtland había cumplido con Los Alamos' necesidades de transporte para los proyectos Trinity y Alberta, por lo tanto, Oxnard Field fue transferido de la jurisdicción del Cuerpo Aéreo del Ejército al Jefe del Distrito de Ingenieros de las Fuerzas de Servicio del Ejército de EE. UU. y, posteriormente, asignado al Distrito de Ingenieros de Manhattan. En julio de 1945, el precursor del Laboratorio Sandia, conocido como "Z" División, se estableció en Oxnard Field para manejar el futuro desarrollo de armas, pruebas y ensamblaje de bombas para el Distrito de Ingenieros de Manhattan. La directiva del Distrito que exige el establecimiento de un área segura y la construcción de "Z" Las instalaciones de la división se refirieron a esto como "Sandia Base", después de las cercanas montañas Sandia, aparentemente el primer reconocimiento oficial del "Sandia" nombre.

El Laboratorio Sandia estuvo a cargo de la Universidad de California hasta 1949, cuando el presidente Harry S. Truman solicitó a Western Electric, una subsidiaria de American Telephone and Telegraph (AT&T), que asumiera la operación como una "oportunidad para prestar un servicio excepcional al interés nacional." Sandia Corporation, una subsidiaria de propiedad absoluta de Western Electric, se formó el 5 de octubre de 1949 y, el 1 de noviembre de 1949, asumió la administración del Laboratorio. El Congreso de los Estados Unidos designó a Sandia Laboratories como laboratorio nacional en 1979. En octubre de 1993, Sandia National Laboratories (SNL) fue administrado y operado por Sandia Corporation, una subsidiaria de propiedad total de Lockheed Martin. En diciembre de 2016, se anunció que National Technology and Engineering Solutions de Sandia, bajo la dirección de Honeywell International, asumiría la gestión de Sandia National Laboratories a partir del 1 de mayo de 2017; este contrato permanece vigente a partir de noviembre de 2022 y cubre instalaciones propiedad del gobierno en Albuquerque, Nuevo México (SNL/NM); Livermore, California (SNL/CA); Tonopah, Nevada; Shoreview, Minnesota; y Kauai, Hawái. SNL/NM es la sede y el laboratorio más grande, con más de 12 000 empleados, mientras que SNL/CA es un laboratorio más pequeño, con alrededor de 1700 empleados. Tonopah y Kauai están ocupados en una "campaña" según lo dicten los horarios de las pruebas.

Sandia dirigió un proyecto que estudió cómo descontaminar un sistema de metro en caso de un ataque con armas biológicas (como el ántrax). A partir de septiembre de 2017, el proceso para descontaminar los trenes subterráneos en un evento de este tipo está "prácticamente listo para implementarse" dijo un ingeniero líder de Sandia.

La integración de Sandia con su comunidad local incluye un programa a través del programa Tribal Energy del Departamento de Energía para entregar energía renovable alternativa a las comunidades navajo remotas, encabezado por la ingeniera sénior Sandra Begay.

Cuestiones legales

El 13 de febrero de 2007, un tribunal estatal de Nuevo México encontró a Sandia Corporation responsable de $4,7 millones en daños por el despido de un exanalista de seguridad de redes, Shawn Carpenter, quien había informado a sus supervisores que cientos de instalaciones militares y contratistas de defensa& #39; las redes estaban comprometidas y se robaba información confidencial, incluidos cientos de documentos confidenciales de Lockheed sobre el proyecto Mars Reconnaissance Orbiter. Cuando sus supervisores le dijeron que abandonara la investigación y no hiciera nada con la información, acudió a los funcionarios de inteligencia del Ejército de los Estados Unidos y luego a la Oficina Federal de Investigaciones para abordar las violaciones de la seguridad nacional. Cuando los gerentes de Sandia descubrieron sus acciones meses después, revocaron su autorización de seguridad y lo despidieron.

En 2014, una investigación determinó que Sandia Corp. usó fondos de operaciones de laboratorio para pagar cabildeo relacionado con la renovación de su contrato de $2 mil millones para operar el laboratorio. Sandia Corp. y su empresa matriz, Lockheed Martin, acordaron pagar una multa de 4,8 millones de dólares.

Áreas técnicas

Un investigador muestra un modelo del campo cavernícola Big Hill en Texas, parte de la Reserva Estratégica del Petróleo

SNL/NM consta de cinco áreas técnicas (TA) y varias áreas de prueba adicionales. Cada TA tiene sus propias operaciones distintivas; sin embargo, las operaciones de algunos grupos en Sandia pueden abarcar más de un TA, con una parte de un equipo trabajando en un problema desde un ángulo y otro subconjunto del mismo equipo ubicado en un edificio o área diferente trabajando con otro equipo especializado. A continuación se proporciona una descripción de cada área.

Las operaciones TA-I se dedican principalmente a tres actividades: el diseño, la investigación y el desarrollo de sistemas de armas; producción limitada de componentes de sistemas de armas; y programas de energía. Las instalaciones de TA-I incluyen la biblioteca principal y las oficinas, laboratorios y tiendas utilizadas por el personal administrativo y técnico.

TA-II es una instalación de 45 acres (180 000 m²) que se estableció en 1948 para el ensamblaje de cargas principales químicas altamente explosivas para armas nucleares y más tarde para el ensamblaje a escala de producción de armas nucleares.. Las actividades en TA-II incluyen la descontaminación, el desmantelamiento y la remediación de instalaciones y vertederos utilizados en actividades de investigación y desarrollo pasadas. La remediación del Relleno Sanitario de Desechos Clasificados que comenzó en marzo de 1998, estuvo a punto de finalizar en el año fiscal 2000. Una instalación de prueba, la Instalación de componentes explosivos, integra muchas de las actividades de prueba anteriores de TA-II, así como algunas actividades de prueba realizadas anteriormente en otras áreas de prueba remotas. La instalación de prueba de tecnología de retardo de acceso también se encuentra en TA-II.

TA-III está adyacente y al sur de TA-V [ambos están aproximadamente a siete millas (11 km) al sur de TA-I]. Las instalaciones de TA-III incluyen extensas instalaciones de prueba de diseño, como pistas de trineo de cohetes, centrífugas y una instalación de calor radiante. Otras instalaciones en TA-III incluyen un destructor de papel, el Laboratorio de fusión y solidificación y la Instalación de gestión de desechos radiactivos y mixtos (RMWMF). RMWMF sirve como instalación de procesamiento central para el embalaje y almacenamiento de residuos mixtos y de bajo nivel. La remediación del Vertedero de Residuos Químicos, que comenzó en septiembre de 1998, es una actividad en curso en TA-III.

TA-IV, ubicada aproximadamente a 1/2 milla (1 km) al sur de TA-I, consta de varias instalaciones de investigación de energía pulsada y de fusión por confinamiento inercial, incluida la fuente de electrones de megavoltios de radiación de alta energía (Hermes-III), la Instalación Z, la Instalación de Radiador X de Nanosegundos de Alta Intensidad y Pulsación Corta (SPHINX) y el Acelerador de Saturno. TA-IV también alberga algunas investigaciones sobre informática y cognición.

TA-V contiene dos instalaciones de reactores de investigación, una instalación de irradiación gamma intensa (que utiliza fuentes de cobalto-60 y cesio-137) y la instalación de células calientes.

SNL/NM también tiene áreas de prueba fuera de las cinco áreas técnicas enumeradas anteriormente. Estas áreas de prueba, conocidas colectivamente como Coyote Test Field, están ubicadas al sureste de TA-III y/o en los cañones en el lado oeste de las Montañas Manzanita. Las instalaciones en el campo de prueba de Coyote Canyon incluyen la instalación de torre solar (34.9623 N, 106.5097 W), el sitio de quemado de Lurance Canyon y la instalación de cable aéreo.

Software de código abierto

Pruebas de panel solar

En la década de 1970, el Comité de Intercambio Técnico del Laboratorio de Armas de la Fuerza Aérea de Sandia, Los Álamos, inició el desarrollo de la biblioteca SLATEC de rutinas matemáticas y estadísticas, escrita en FORTRAN 77.

Hoy, Sandia National Laboratories alberga varios proyectos de software de código abierto:

• FCLib (Feature Characterization Library) es una biblioteca para la identificación y manipulación de regiones o estructuras coherentes de datos espaciales. FCLib se centra en proporcionar estructuras de datos que son "conocidos en la alimentación" y el análisis basado en funciones. Está escrito en C y desarrollado bajo una licencia "como BSD".
• LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) es una biblioteca de dinámica molecular que se puede utilizar para modelar procesos atómicos/subatámicos paralelos a gran escala. Se produce bajo la Licencia Pública General de GNU (GPL) y se distribuye en el sitio web de los Laboratorios Nacionales de Sandia, así como FuenteForge.
• LibVMI es una biblioteca para simplificar la lectura y escritura de la memoria en la ejecución de máquinas virtuales, una técnica conocida como introspección de máquinas virtuales. Está licenciada bajo la Licencia Pública General de GNU.
• MapaReduce-MPI La biblioteca es una implementación de MapReduce para máquinas paralelas de memoria distribuida, utilizando la interfaz de paso del mensaje (MPI) para la comunicación. Se desarrolla bajo una licencia de distribución de software de Berkeley modificada.
• MultiThreaded Graph Library (MTGL) es una colección de algoritmos basados en gráficos diseñados para aprovechar arquitecturas paralelas de memoria compartida como las máquinas Cray XMT, Symmetric Multiprocessor (SMP) y estaciones de trabajo multi-core. Se desarrolla bajo una Licencia BSD.
• Para View es una aplicación multiplataforma para realizar análisis y visualización de datos. Es un esfuerzo colaborativo, desarrollado por Laboratorios Nacionales de Sandia, Laboratorios Nacionales Los Álamos, y el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos, y financiado por el Programa de Simulación y Computación Avanzada. Se desarrolla bajo licencia BSD.
• Pyomo es una optimización basada en pitón Mathematical Programming Language que soporta la mayoría de los motores de solver comerciales y de código abierto.
• Soccoro, un esfuerzo colaborativo con Wake Forest y Vanderbilt University, es un software orientado a objetos para realizar cálculos de estructura electrónica basados en la teoría de función de densidad. Utiliza bibliotecas como MPI, BLAS y LAPACK y se desarrolla bajo la Licencia Pública General de GNU.
• Titan Informatics Toolkit es una colección de bibliotecas multiplataformas para ingerir, analizar y mostrar datos científicos e informáticos. Es un esfuerzo de colaboración con Kitware, Inc., y utiliza varios componentes de código abierto como la Biblioteca de Gráficos Boost. Se desarrolla bajo una licencia de New BSD.
• Trilinos es una biblioteca orientada hacia objetos para la construcción de aplicaciones científicas e ingenierías escalables, con un enfoque en técnicas de álgebra lineal. La mayoría de los paquetes Trilinos están bajo licencia bajo una Licencia Modificada BSD.
• Xyce es un simulador de circuito analógico compatible con SPICE, capaz de resolver problemas de circuito extremadamente grandes.
• Charon es un simulador de TCAD que fue abierto por Sandia en 2020. Es significativo ya que anteriormente no había simuladores TCAD importantes para simulaciones a gran escala que eran de código abierto.

Además, Sandia National Laboratories colabora con Kitware, Inc. en el desarrollo de Visualization Toolkit (VTK), un paquete de software de visualización y gráficos multiplataforma. Esta colaboración se ha centrado en mejorar las capacidades de visualización de información de VTK y, a su vez, ha retroalimentado otros proyectos como ParaView y Titan.

Bala autoguiada

El 30 de enero de 2012, Sandia anunció que probó con éxito un dardo autoguiado que puede alcanzar objetivos a 2000 m (2187 yd). El dardo mide 100 mm (4 pulgadas) de largo, tiene su centro de gravedad en la punta y está hecho para dispararse con una pistola de ánima lisa de pequeño calibre. Se mantiene recto en vuelo gracias a cuatro aletas accionadas electromagnéticamente encerradas en un sabot extractor de plástico que se cae cuando el dardo sale del orificio. El dardo no se puede disparar desde cañones estriados convencionales porque la estabilidad giroscópica proporcionada por las ranuras estriadas para balas regulares evitaría que la bala autoguiada gire de manera confiable hacia un objetivo cuando está en vuelo, por lo que las aletas son responsables de estabilizar en lugar de girar. Un designador láser marca un objetivo, que es rastreado por el sensor óptico del dardo y la CPU de 8 bits. El proyectil guiado se mantiene económico porque no necesita una unidad de medición inercial, ya que su pequeño tamaño le permite realizar las correcciones rápidas necesarias sin la ayuda de una IMU. La frecuencia natural del cuerpo de la bala es de unos 30 hercios, por lo que se pueden hacer correcciones 30 veces por segundo en vuelo. La velocidad de salida con la pólvora comercial es de 730 m/s (2400 ft/s) (Mach 2,1), pero la pólvora militar personalizada puede aumentar su velocidad y alcance. El modelo por computadora muestra que una bala estándar no alcanzaría un objetivo a 1000 m (1094 yd) por 9,8 yd (9 m), mientras que una bala guiada equivalente alcanzaría a 8 in (20 cm). La precisión aumenta a medida que las distancias se hacen más largas, ya que los movimientos de la bala se asientan más cuanto más tiempo está en vuelo.

Superordenadores

Lista de supercomputadoras que han sido operadas o residían en Sandia:

• Intel Paragon XP/S 140, 1993 a ?
• ASCI Red, 1997 to 2006
• Tormenta roja, 2005 a 2012
• Cielo, 2010 a 2016
• Trinidad, 2015 a la actualidad
• Astra, 2018 a la actualidad, basado en procesadores ARM
• Attaway, 2019 a la actualidad