Laboratorios Nacionales Sandia

Los Laboratorios Nacionales Sandia ( SNL ), también conocidos como Sandia , ^{[ 4 ]} son ​​uno de los tres laboratorios de investigación y desarrollo de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) del Departamento de Energía de los Estados Unidos. [ 5 ^{] Con sede} en la Base de la Fuerza Aérea Kirtland en Albuquerque, Nuevo México , tiene una segunda instalación principal junto al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California , y una instalación de pruebas en Waimea, Kauaʻi , Hawái . ^{[ 6 ]} Sandia es propiedad del gobierno federal de los Estados Unidos , pero es administrada y operada privadamente por National Technology and Engineering Solutions of Sandia, una subsidiaria de propiedad total de Honeywell International . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Establecido en 1949, SNL es un "laboratorio de misiones múltiples" ^{[ 4 ]} con el objetivo principal de promover la seguridad nacional de EE. UU . mediante el desarrollo de varias tecnologías basadas en la ciencia . ^{[ 10 ]} Su trabajo abarca aproximadamente 70 áreas de actividad, incluyendo disuasión nuclear , control de armas , no proliferación , eliminación de desechos peligrosos y cambio climático . ^{[ 11 ]} Sandia alberga una amplia variedad de iniciativas de investigación, incluyendo biología computacional , física , ciencia de materiales , energía alternativa , psicología , MEMS y ciencia cognitiva . En particular, albergó algunas de las primeras y más rápidas supercomputadoras del mundo , ASCI Red y ASCI Red Storm , y actualmente alberga la Máquina Z , el generador de rayos X más grande del mundo, que está diseñado para probar materiales en condiciones de temperatura y presión extremas .

Sandia lleva a cabo investigaciones mediante acuerdos de colaboración con entidades académicas, gubernamentales y comerciales; ^{[ 12 ]} se ofrecen oportunidades educativas a través de varios programas, entre ellos el Programa para la Captación de Talento e Investigación Académica de Alto Nivel en Colegios y Universidades Históricamente Negras (START HBCU) y la Red de Colaboraciones de la Universidad de Sandia (una colaboración con la Universidad de Purdue , la Universidad de Texas en Austin , el Instituto Tecnológico de Georgia , la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Nuevo México ). ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Los orígenes de los Laboratorios Nacionales Sandia se remontan a la Segunda Guerra Mundial y al Proyecto Manhattan . Antes de que Estados Unidos entrara formalmente en la guerra, el Ejército estadounidense arrendó terrenos cerca del aeropuerto de Albuquerque, Nuevo México, conocido como Oxnard Field, para dar servicio a las aeronaves del Ejército y la Armada . En enero de 1941, comenzó la construcción de la Base Aérea del Ejército de Albuquerque, lo que propició el establecimiento de la Escuela de Bombarderos-Escuela Avanzada de Vuelo del Ejército hacia finales de ese año. Poco después, pasó a llamarse Kirtland Field, en honor al coronel Roy C. Kirtland , piloto militar del Ejército , y a mediados de 1942 el Ejército adquirió Oxnard Field. Durante los años de la guerra, las instalaciones se ampliaron aún más y Kirtland Field se convirtió en una importante instalación de entrenamiento de las Fuerzas Aéreas del Ejército.

En los meses previos a la exitosa detonación 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 Alamos , y su asesor técnico, Hartly Rowe, comenzaron a buscar un nuevo emplazamiento cercano a Los Alamos para continuar el desarrollo de armamento , especialmente en sus aspectos no nucleares. Consideraban que una división independiente sería la más adecuada para desempeñar estas funciones. Kirtland había cubierto las necesidades de transporte de Los Alamos para los proyectos Trinity y Alberta; por lo tanto, Oxnard Field fue transferido de la jurisdicción del Cuerpo Aéreo del Ejército al Distrito de Ingenieros Jefes de las Fuerzas de Servicio del Ejército de los EE. UU., y posteriormente, asignado al Distrito de Ingenieros de Manhattan. En julio de 1945, se estableció en Oxnard Field la precursora del Laboratorio Sandia, conocida como División "Z", para gestionar el desarrollo, las pruebas y el ensamblaje de bombas para el Distrito de Ingenieros de Manhattan. La directiva del Distrito que ordenaba el establecimiento de una zona segura y la construcción de instalaciones para la División "Z" se refería a ella como " Base Sandia " , en honor a las cercanas montañas Sandia ; al parecer, este fue el primer reconocimiento oficial del nombre "Sandia".  

El Laboratorio Sandia fue operado por la Universidad de California hasta 1949, cuando el presidente Harry S. Truman pidió a Western Electric , una subsidiaria de American Telephone and Telegraph (AT&T), que asumiera la operación como una "oportunidad para prestar un servicio excepcional en el interés nacional". Sandia Corporation, una subsidiaria de propiedad total de Western Electric, se formó el 5 de octubre de 1949 y, el 1 de noviembre de 1949, asumió la administración del Laboratorio. ^{[ 15 ]} El Congreso de los Estados Unidos designó a los Laboratorios Sandia como un laboratorio nacional en 1979. En octubre de 1993, los Laboratorios Nacionales Sandia (SNL) fueron administrados y operados por Sandia Corporation , una subsidiaria de propiedad total de Lockheed Martin . En diciembre de 2016, se anunció que National Technology and Engineering Solutions of Sandia, bajo la dirección de Honeywell International , asumiría la administración de los Laboratorios Nacionales Sandia a partir del 1 de mayo de 2017; ^{[ 16 ] [ 8 ]} este contrato permanece vigente a partir de noviembre de 2022, ^{[ 9 ] [ 7 ] [ 16 ] [ 17 ]} que cubre las instalaciones propiedad del gobierno en Albuquerque, Nuevo México (SNL/NM); Livermore, California (SNL/CA); Tonopah, Nevada ; Shoreview, Minnesota ; y Kauaʻi, 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 Kauaʻi se utilizan en base a "campañas", según lo dicten los cronogramas de pruebas. El laboratorio también administró la Instalación de Tecnología de Parques Eólicos a Escala (SWiFT) del DOE/SNL en Lubbock, Texas .

Sandia lideró un proyecto que estudió cómo descontaminar un sistema de metro en caso de un ataque con armas biológicas (como el ántrax ). En septiembre de 2017, el proceso para descontaminar el metro en tal caso estaba "prácticamente listo para implementarse", dijo un ingeniero jefe de Sandia. ^{[ 18 ]}

La integración de Sandia con su comunidad local incluye un programa a través del programa de Energía Tribal del Departamento de Energía para suministrar energía renovable alternativa a comunidades navajo remotas, liderado por la ingeniera sénior Sandra Begay . ^{[ 19 ] [ 20 ]}

El 13 de febrero de 2007, un tribunal estatal de Nuevo México declaró a Sandia Corporation responsable de pagar 4,7 millones de dólares en concepto de daños y perjuicios por el despido de Shawn Carpenter , un exanalista de seguridad de redes , quien había informado a sus superiores que cientos de instalaciones militares y redes de contratistas de defensa habían sido comprometidas y que se estaba robando información confidencial , incluidos cientos de documentos confidenciales de Lockheed sobre el proyecto Mars Reconnaissance Orbiter . Cuando sus superiores le ordenaron que abandonara la investigación y no hiciera nada con la información, acudió a funcionarios de inteligencia del Ejército de los Estados Unidos y, posteriormente, al FBI para abordar las violaciones de seguridad nacional. Meses después, cuando los directivos de Sandia descubrieron sus acciones, le revocaron su autorización de seguridad y lo despidieron. ^{[ 39 ]} 

En 2014, una investigación determinó que Sandia Corp. utilizó fondos de las operaciones del laboratorio para pagar actividades de cabildeo relacionadas con la renovación de su contrato de 2 mil millones de dólares para operar el laboratorio. Sandia Corp. y su empresa matriz, Lockheed Martin, acordaron pagar una multa de 4,8 millones de dólares. ^{[ 40 ]}

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

Las operaciones de TA-I se centran principalmente en tres actividades: el diseño, la investigación y el desarrollo de sistemas de armas ; la producción limitada de componentes para dichos sistemas; y los programas energéticos. Las instalaciones de TA-I incluyen la biblioteca principal , así como oficinas, laboratorios y talleres utilizados por el personal administrativo y técnico.

TA-II es una instalación de 180 000 m² (45 ^acres ) establecida en 1948 para el ensamblaje de cargas principales de alto explosivo químico para armas nucleares y, posteriormente, 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 pasadas de investigación y desarrollo. La remediación del vertedero de residuos clasificados, que comenzó en marzo de 1998, estuvo a punto de completarse en el año fiscal 2000. Una instalación de pruebas, la Instalación de Componentes Explosivos, integra muchas de las actividades de prueba anteriores de TA-II, así como algunas actividades de prueba realizadas previamente en otras áreas de prueba remotas. La Instalación de Pruebas de Tecnología de Retraso de Acceso también se encuentra en TA-II. 

TA-III se encuentra junto a TA-V y al sur de esta [ambas están aproximadamente a siete millas (11 km) al sur de TA-I]. Las instalaciones de TA-III incluyen amplias instalaciones de diseño y prueba, tales como pistas para trineos cohete , 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 Residuos Radiactivos y Mixtos (RMWMF). RMWMF funciona como instalación central de procesamiento para el empaquetado y almacenamiento de residuos mixtos y de baja actividad. La remediación del vertedero de residuos químicos, que comenzó en septiembre de 1998, es una actividad continua en TA-III. 

TA-IV, ubicado aproximadamente a 0,80 km al sur de TA-I, consta de varias instalaciones de investigación de fusión por confinamiento inercial y de energía pulsada, incluyendo la Fuente de Electrones Megavoltios de Radiación de Alta Energía (Hermes-III), la Instalación Z , la Instalación de Radiación X de Nanosegundos de Alta Intensidad y Pulso Corto (SPHINX) y el Acelerador Saturno. TA-IV también alberga algunas investigaciones en ciencias de la computación 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 celdas calientes .

SNL/NM también cuenta con áreas de prueba fuera de las cinco áreas técnicas mencionadas anteriormente. Estas áreas de prueba, conocidas colectivamente como Campo de Pruebas Coyote, se ubican al sureste de TA-III y/o en los cañones al oeste de las montañas Manzanita. Las instalaciones en el Campo de Pruebas Coyote Canyon incluyen la Instalación de la Torre Solar (34.9623 N, 106.5097 W), el Sitio de Quema de Lurance Canyon y la Instalación de Cable Aéreo.

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

En la actualidad, los Laboratorios Nacionales Sandia albergan varios proyectos de software de código abierto :

• FCLib (Feature Characterization Library) es una biblioteca para la identificación y manipulación de regiones o estructuras coherentes a partir de datos espaciotemporales. ^{[ 43 ]} FCLib se centra en proporcionar estructuras de datos que sean "conscientes de las características" y que admitan el análisis basado en características. ^{[ 43 ]} Está escrita en C y desarrollada bajo una licencia "similar a BSD ". ^{[ 44 ]}
• LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) es una biblioteca de dinámica molecular que se puede utilizar para modelar procesos atómicos/subatómicos paralelos a gran escala. ^{[ 45 ]} Se produce bajo la Licencia Pública General GNU (GPL) y se distribuye en el sitio web de los Laboratorios Nacionales Sandia, así como en SourceForge . ^{[ 45 ]}
• LibVMI es una biblioteca para simplificar la lectura y escritura de memoria en máquinas virtuales en ejecución, una técnica conocida como introspección de máquinas virtuales. ^{[ 46 ]} Está licenciada bajo la Licencia Pública General Reducida de GNU . ^{[ 46 ]}
• La biblioteca MapReduce-MPI es una implementación de MapReduce para máquinas paralelas de memoria distribuida, que utiliza la Interfaz de Paso de Mensajes (MPI) para la comunicación. Se desarrolla bajo una licencia de distribución de software de Berkeley modificada . ^{[ 47 ]}
• MultiThreaded Graph Library (MTGL) es una colección de algoritmos basados ​​en grafos diseñados para aprovechar arquitecturas paralelas de memoria compartida, como Cray XMT, máquinas de multiprocesamiento simétrico (SMP) y estaciones de trabajo multinúcleo. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Se desarrolla bajo una licencia BSD. ^{[ 48 ]}
• ParaView es una aplicación multiplataforma para realizar análisis y visualización de datos. ^{[ 50 ]} Es un esfuerzo colaborativo, desarrollado por los Laboratorios Nacionales Sandia, los Laboratorios Nacionales Los Alamos y el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos , y financiado por el Programa Avanzado de Simulación y Computación . ^{[ 50 ]} Se desarrolla bajo una licencia BSD. ^{[ 50 ]}
• Pyomo es un lenguaje de programación matemática basado en Python para la optimización, que admite la mayoría de los motores de resolución comerciales y de código abierto.
• Socorro, un proyecto colaborativo de las universidades Wake Forest y Vanderbilt , es un software orientado a objetos para realizar cálculos de estructura electrónica basados ​​en la teoría del funcional de la densidad. ^{[ 51 ]} Utiliza bibliotecas como MPI, BLAS y LAPACK y se desarrolla bajo la Licencia Pública General de GNU. ^{[ 51 ]}
• Titan Informatics Toolkit es una colección de bibliotecas multiplataforma para la ingesta, el análisis y la visualización de datos científicos e informáticos. ^{[ 52 ] [ 53 ]} Es un esfuerzo de colaboración con Kitware, Inc. y utiliza varios componentes de código abierto como la biblioteca Boost Graph . ^{[ 52 ]} Se desarrolla bajo una licencia New BSD . ^{[ 52 ]}
• Trilinos es una biblioteca orientada a objetos para construir aplicaciones científicas y de ingeniería escalables, con un enfoque en técnicas de álgebra lineal. ^{[ 54 ]} La mayoría de los paquetes de Trilinos tienen licencia BSD modificada . ^{[ 54 ]}
• Xyce es un simulador de circuitos analógicos de alto rendimiento, de código abierto y compatible con SPICE , capaz de resolver problemas de circuitos extremadamente grandes. ^{[ 55 ]}
• Charon es un simulador TCAD que fue publicado como código abierto por Sandia en 2020. ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]} Es significativo ya que anteriormente no existían simuladores TCAD importantes para simulaciones a gran escala que fueran de código abierto. ^{[ 57 ]}
• Tracktable es una plataforma de código abierto desarrollada por Sandia para procesar, analizar y visualizar las trayectorias de objetos en movimiento. ^{[ 59 ]}

Además, los Laboratorios Nacionales Sandia colaboran con Kitware, Inc. en el desarrollo del Visualization Toolkit (VTK), un conjunto de software de gráficos y visualización multiplataforma. ^{[ 60 ]} Esta colaboración se ha centrado en mejorar las capacidades de visualización de información de VTK y, a su vez, ha influido en otros proyectos como ParaView y Titan. ^{[ 50 ] [ 52 ] [ 60 ]}

El 30 de enero de 2012, Sandia anunció que había probado con éxito un dardo autoguiado capaz de 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 diseñado para dispararse desde un arma 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 desprende cuando el dardo sale del cañón. El dardo no puede dispararse desde cañones estriados convencionales , ya que la estabilidad giroscópica que proporcionan las estrías para las balas normales impediría que la bala autoguiada girara de forma fiable hacia el objetivo en vuelo; por lo tanto, las aletas se encargan de la estabilización en lugar de la rotación. Un designador láser marca el objetivo, que es rastreado por el sensor óptico y la CPU de 8 bits del dardo . Su pequeño tamaño le permite realizar correcciones rápidamente sin una unidad de medición inercial , lo que reduce su coste. La frecuencia natural del cuerpo de la bala es de aproximadamente 30 hercios , por lo que se pueden realizar correcciones 30 veces por segundo en vuelo. La velocidad inicial con pólvora comercial es de 2400 pies/s (730 m/s) (Mach 2.1), pero la pólvora militar personalizada puede aumentar su velocidad y alcance. El modelado por computadora muestra que una bala estándar fallaría un objetivo a 1000 m (1094 yd) por 9,8 yd (9 m) , mientras que una bala guiada equivalente impactaría dentro de 8 pulgadas (20 cm) . La precisión aumenta a medida que aumenta la distancia, ya que los movimientos de la bala se estabilizan más cuanto más tiempo está en vuelo. ^{[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]}            

Desde la década de 1990, los Laboratorios Nacionales Sandia han sido la sede de supercomputadoras y ordenadores de alto rendimiento en los Estados Unidos:

• Intel Paragon XP/S 140, 1993 a  ¿?
• ASCI Rojo , 1997 a 2006
• Tormenta Roja , 2005 a 2012
• Cielo , 2010 a 2016
• Trinity , 2015 hasta la actualidad
• Astra, desde 2018 hasta la actualidad, basado en procesadores ARM.
• Attaway, 2019 hasta la actualidad

• Laboratorio Nacional de Brookhaven
• Espuma descontaminante
• Jess (lenguaje de programación)
• Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
• Laboratorio Nacional de Energías Renovables
• Programa de preparación para exámenes
• Lluvia de titanes
• VxInsight

• Sitio web oficial
• Hoja informativa del laboratorio del Departamento de Energía (DOE)