Миссия по высадке астронавтов на поверхность Марса
Миссия США по высадке астронавтов на поверхность Марса будет непохожа ни на одну другую внеземную высадку, когда-либо предпринятую НАСА. Хотя космическое агентство успешно отправило на Марс девять роботизированных миссий с момента своих первых наземных миссий в 1976 году в рамках проекта "Викинг", для безопасной доставки людей на Марс потребуются новые технологии для полета через марсианскую атмосферу. Но эти технологии и системы невозможно всесторонне протестировать на Земле заранее. С 2019 года команда ученых НАСА и их партнеры используют программное обеспечение NASA FUN3D на суперкомпьютерах, расположенных в вычислительном центре Oak Ridge Leadership Computing Facility Министерства энергетики, или OLCF, для проведения вычислительной гидродинамики, или CFD, моделирования марсианского посадочного модуля в масштабе человека. OLCF - это центр научных исследований Министерства энергетики США, расположенный в Национальной лаборатории Министерства энергетики в Ок-Ридже.
Текущий исследовательский проект команды является первым шагом в определении того, как безопасно посадить транспортное средство с людьми на борту на поверхность Марса. "По самой своей природе у нас нет подтверждающих данных для этого. Мы можем провести ценные, но ограниченные испытания в наземных условиях, таких как аэродинамическая труба или баллистический полигон, но такие подходы не могут полностью охватить физику, с которой придется столкнуться на Марсе. Мы не можем проводить летные испытания в реальных марсианских условиях - когда мы доберемся туда, будет либо все, либо ничего. Вот почему суперкомпьютеры так критически важны", - сказал Эрик Нильсен, старший научный сотрудник исследовательского центра НАСА в Лэнгли и главный исследователь пятилетней работы OLCF.
В отличие от недавних миссий на Марс, парашюты не являются частью операции. Вместо этого основным кандидатом для высадки людей на Марс является ретропропульсация — запуск ракет, направленных вперед, встроенных в теплозащитный экран корабля для замедления. "Мы никогда раньше не летали ни на чем подобном. Фундаментальный вопрос с самого начала звучал так: "Сможем ли мы безопасно управлять этим транспортным средством?" - сказал Нильсен. Причина, по которой НАСА исследует ретропропульсацию, а не обычные парашюты, заключается в физике. Предыдущие марсоходы весили около 1 тонны; транспортное средство, перевозящее астронавтов и все их системы жизнеобеспечения, будет весить в 20-50 раз больше, или примерно размером с двухэтажный дом. Тонкая атмосфера Марса — примерно в 100 раз менее плотная, чем земная, — не выдержит приземления с парашютом для такого большого корабля.
"На обычном транспортном средстве мы летим в очень чистой и предсказуемой среде. Все это выходит за рамки этой концепции, где мы будем путешествовать в чрезвычайно динамичной среде, состоящей из высокоэнергетических ракетных выхлопов", - сказал член команды НАСА и эксперт CFD Габриэль Настак. Под руководством специалистов по планированию миссий НАСА команда разработала многолетний план, состоящий из все более сложных симуляций, направленных на решение ключевого вопроса управляемости. В 2019 году команда провела CFD-моделирование на суперкомпьютере Summit с разрешением до 10 миллиардов элементов, чтобы охарактеризовать статическую аэродинамику транспортного средства при предполагаемых настройках дроссельной заслонки и скоростях полета в диапазоне от 2,5 до 0,8 Маха, условиях, при которых ракетные двигатели транспортного средства потребуются для первоначального торможения. В течение 2020 года интенсивные усилия по разработке кода были сосредоточены на переносе общих возможностей FUN3D в области реагирующего газа на ускорители графического процессора Summit, или GPU.
"Реализация эффективной производительности CFD-решателя с неструктурированной сеткой перед лицом сложных физических ядер является огромной проблемой в вычислительной среде на базе GPU. Но в конечном счете мы смогли реструктурировать критические сегменты кода, чтобы обеспечить производительность, к которой мы стремились", - сказал ученый-компьютерщик НАСА Аарон Уолден, возглавляющий разработку программного обеспечения с несколькими архитектурами. Эта работа подготовила почву для важной кампании 2021 года, которая позволила команде рассмотреть сложные взаимодействия ракетных двигателей на жидком кислороде/метане с марсианской атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа и азота. Петабайт (эквивалент 1000 терабайт) выходных данных для каждого моделирования, проведенного с использованием 15 000-20 000 графических процессоров на Summit, позволил получить ключевую информацию о критических различиях в аэродинамике автомобиля по сравнению с теми, которые наблюдались при использовании допущения идеального газа в предыдущем моделировании.
Для кампании 2022 года команда сделала важный шаг вперед, внедрив в рабочий процесс современное программное обеспечение NASA для механики полета, известное как Программа оптимизации моделируемых траекторий II, или POST2. Выйдя за рамки симуляций, предполагающих статические условия полета, команда теперь стремилась "управлять" транспортным средством в виртуальной суперкомпьютерной среде. Этот тест будет представлять собой первую попытку количественной оценки и устранения критической нестационарной динамики, с которой можно столкнуться во время реального спуска на поверхность Марса. В команду были привлечены ключевые эксперты из лаборатории проектирования аэрокосмических систем Georgia Tech; эту группу возглавлял Брэд Робертсон. Эти эксперты уже потратили несколько лет на разработку алгоритма сопряжения, позволяющего заменить аэродинамические модели низкого порядка в POST2 моделями FUN3D, основанными на физике, в реальном времени, чтобы в конечном итоге реализовать высокоточное моделирование траектории, использующее сложные алгоритмы управления полетом.
"Объединение FUN3D и POST2 было довольно сложной задачей. Нам пришлось манипулировать пятью или шестью системами отсчета и преобразованиями данных между ними. Но наградой стала возможность перенять всю тяжелую работу, проделанную другими инженерами НАСА над подробными моделями наведения, навигации, контроля и двигательной установки, и объединить их все в единое, унифицированное мультифизическое моделирование", - сказал член команды Зак Эрнст, в то время докторант технологического института Джорджии, который работал с Выпускник-стажер НАСА Хейден Дин об этой работе. Включение POST2 создало дополнительную проблему. Поскольку POST2 подпадает под более строгие правила экспортного контроля, чем FUN3D, члену команды Кевину Джейкобсону было поручено разработать парадигму удаленного взаимодействия, в которой POST2 выполнялся бы на объекте НАСА, взаимодействуя в режиме реального времени с FUN3D, работающим в масштабе руководства в OLCF.
Установление и поддержание этого соединения с учетом брандмауэров, сбоев в работе сети и планировщиков заданий представляло многочисленные проблемы. Эта работа потребовала около года планирования и координации с персоналом по кибербезопасности и системными администраторами на обоих объектах. Дополнительные усилия окупились, когда команда достигла своей долгосрочной цели - пролететь значительную часть этапа снижения в виртуальной среде. Появление суперкомпьютера Frontier от OLCF не могло бы совпасть с лучшим временем для реализации проекта. Теперь, когда сверхмасштабная вычислительная мощность (квинтиллион или более вычислений в секунду) стала реальностью, команда могла позволить себе повторно внедрить желаемое физическое моделирование и другие уроки, извлеченные за время существования проекта. В 2023 году команда сосредоточилась на окончательном моделировании, на которое они надеялись годами ранее: по-настоящему автономном испытательном полете с замкнутым циклом, использующем самую мощную в мире суперкомпьютерную систему.
В то время как восемь основных двигателей используются для управления тангажем (вращение вверх-вниз) и рысканием (вращение из стороны в сторону), когда система наведения нацеливается на заданную зону посадки, POST2 также выдает команды, чтобы дать указание FUN3D периодически запускать четыре модуля системы управления реакцией, или RCS, расположенные по окружности вокруг задней части спускаемого аппарата для выполнения коррекции крена в полете. "Эти возможности будут иметь решающее значение для оценки управляемости будущих транспортных средств", - сказал Алекс Хикки из Georgia Tech, который руководил разработкой RCS-моделирования. Долгосрочная цель команды стала реальностью в конце 2023 года, поскольку сотрудники OLCF помогли в координации тщательной последовательности высокоприоритетных работ в течение двухнедельного периода в масштабе Frontier. "Впервые мы смогли вернуться к первоначальному вопросу о безопасном управлении транспортным средством такого типа в автономном полете", - сказал Нильсен.
"В типичном аэрокосмическом CFD-моделировании можно рассчитать секунду или две физического времени. Здесь Frontier позволил нам успешно выполнить 35 секунд управляемого полета, снизившись с высоты 8 километров (около 5 миль) примерно до 1 километра (0,6 мили), когда аппарат приблизился к фазе посадки. "Разрешение, физическое моделирование и временная длительность превосходят все, что мы могли бы попробовать в обычной высокопроизводительной вычислительной системе", - добавил Нильсен. "Сама скорость графических процессоров, реализованных в масштабе лидера, действительно позволяет, и мы глубоко благодарны за множество возможностей и опыт мирового класса, которыми обладает OLCF предусмотрено."
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

В один прекрасный день ИИ сможет выполнять всю нашу работу

В сеть просочился отчет о встрече ВМС США с НЛО

Давайте поговорим о неопознанных подводных объектах

Доказательства существования инопланетной жизни

Жизнь нужно искать в пурпурных мирах

Жители графства Дербишир взбешены таинственным жужжанием

Как философы воспринимали инопланетную жизнь

Метеорит, пробивший крышу дома во Флориде, прилетел с МКС

Миссия НАСА Солнечный парус готовится к запуску

На протяжении 600 лет манускрипт Войнича остается загадкой

НАСА ищет дешевый способ доставки образцов с Марса

Обнаружена самая массивная черная дыра в нашей галактике

Паранормальные корни программы Пентагона по НЛО

Подтвержден полет аппарата Dragonfly к Титану

Правительство пытается скрыть правду о НЛО

Пурпурные миры населены инопланетянами

Робот-гуманоид Ameca может имитировать человеческую речь

Тестирование технологий для полета на Марс

Человекоподобный НЛО замечен в небе Калифорнии

Я встретил лысых инопланетян–гуманоидов

В небе Калифорнии замечен странный НЛО

Великобритания разрабатывает правила для ИИ

Город богов разрушило мегаземлетрясение

Еще один механизм выживания тихоходок в космосе

Жуткое послание убийцы Зодиака

Квантовый интернет все ближе

Ковчег Завета питал Великую пирамиду Гизы

Морской офицер выражает тревогу по поводу водных НЛО

Нет доказательств существования инопланетных технологий

Новая книга дает представление о космических поисках жизни

Обнаружили близкую массивную черную дыру

Перепись ближайших окрестностей Солнца

Проект по классификации гамма-всплесков

Пурпурный, а не зеленый цвет - цвет жизни на экзопланетах

Стивен Спилберг снимет новый фильм об НЛО

Тайна объекта в форме сердца на поверхности Плутона

Тайна орбитальной нестабильности планет-гигантов

Технология передачи энергии с космических электростанций

Церера таит в себе мрачную тайну

Электричество и батарейки древних египтян

Yeezy Boost 350 v2 Black Черные. Икона Стиля и Инновации

Билл Гейтс поддерживает искусственный интеллект

В небе Калифорнии замечен таинственный объект

В пещерах на Марсе могут находиться инопланетяне

Геолог-любитель получил сильные ожоги от НЛО

Житель Лондона принял вертолет за НЛО

За НЛО отправляйтесь в маленький городок в Висконсине

Звездолеты помогут в поисках новых физических явлений

Интернет может достичь квантовой скорости

Космические силы США готовятся к первой в истории миссии

Министерство обороны публикует документы Kona Blue

Нейтронные звезды нагреваются от аннигиляции темной материи

Нострадамус предсказал войну в 2024 году

Победителем президентских выборов в 2032 году станет робот

Подводные НЛО ставят под угрозу морскую безопасность США

Подводный НЛО сняло исследовательское судно

Проклятая могила с 450 обезглавленными вампирами

Рассекреченный отчет раскрывает дематериализацию НЛО

Тайна высоких уровней энергии в звездных сверхвспышках

Уважаемый астроном не верит в теории заговора об НЛО

Ярчайший гамма-всплеск породила коллапсирующая звезда

Франшиза Pro.Travel. Предпринимательский успех Татьяны Мамаевой

Возвращение денежных средств пострадавшим от брокеров-мошенников. Путь к справедливости

Встреча с НЛО, от которой у человека расплавились пальцы

Детеныш инопланетянина найден в мексиканской пещере

Инопланетяне помешали человечеству скатиться к ядерной войне

Как ученые сообщат человечеству об инопланетянах

Канадский рейтинг мест для наблюдения НЛО

Ключ к поиску жизни в отдаленных мирах

Лучшие наблюдения НЛО в Северной Каролине

Люди не верят, что никаких НЛО нет

Мужчина получил сильные ожоги при встрече с НЛО

Мужчина с разбитым сердцем построил Космические врата

Музей странного и чудесного в Канзасе

Настоящие убежища из сериала Fallout уже построены

НЛО заметили над долиной Нижнего Гудзона

НЛО около Антарктиды - ошибка программного обеспечения

НЛО представляют угрозу безопасность на море

Подводные НЛО ставят под угрозу морскую безопасность США

Призрачные нарушения звездных потоков темной материей

Термодинамика поможет описать расширение Вселенной

Что это за НЛО замечен над штатом Нью-Йорк

Эксцентриситет орбиты создал океан на Мимасе

Более четверти россиян верят в существование инопланетян

Гигантские человеческие скелеты в пещере Лавлок

Глобальное потепление лишит Антарктиду 76% метеоритов

Девочки-близнецы испытывают одинаковые чувства

Древнеиндийская мандала в районе линий Наска

Древние легенды и мифы рассказывают о ануннаках

Женщина чудом выжила после удара молнии

ИИ может притворяться более глупым, чем есть на самом деле

История об оборотнях пронизана загадками и тайнами

Клетки поджелудочной железы пересадят от свиньи человеку

Космические кладбища, затмение и ждать ли НЛО

Космические силы США планируют провести учения на орбите

Магическая сила, делающее тело неуязвимым

Маленькие человечки похитили мужчину

Под Уфой заметили НЛО

Таинственные лабиринты Чинканас

Тайна упавшей в Омске кометы и 17000 фото НЛО

Тайны европейских подземных тоннелей

Тело фанатки вампиров нашли обескровленным

Экстрасенс нашел место захоронения пропавшего мальчика

Гильотинные ножницы по металлу. Назначение и критерии выбора

Как выбрать массажное кресло

Франшиза CyberSeller под управлением Азата Аширова

Большинство людей хотят заниматься сексом с роботами

Будущие эпидемии могут возникнуть из-за ИИ

В Башкирии жители заметили НЛО в небе

В новом отчете Пентагона по НЛО есть серьезные недостатки

Вычисление точных размеров экзопланет

Зонд для поисков жизни на спутниках Юпитера

Кислород и углерод улетучиваются из магнитосферы Венеры

Мы не готовы к вторжению инопланетян

НЛО замечен небе над Екатеринбургом

Новая идея для космических солнечных батарей

Обнаружены звездные ветры от трех солнцеподобных звезд

Поиски неуловимого Лох-Несского чудовища

Призрак опрокидывает напитки в одном из пабов Британии

Странный сигарообразный НЛО над шоссе в Миссури

Существо-муравей замечено на Марсе

Тёмная материя повышенной плотности существует

Ужасающая реальность ядерной радиации

Уэльс - горячая точка внеземной активности

Человек-сатана сменил имя на Дьявол

Ярчайший гамма-всплеск произошел из-за коллапса звезды

Беспроводная передача энергии поможет изучить Луну

Бывшая жена призрака стала ведьмой

В поисках асимметрии между материей и антивеществом

Какая часть атмосферы Венеры образуется за счет вулканов

Наблюдения НЛО в Канаде продолжаются

НАСА попросили помочь в поисках Лох-Несского чудовища

Необъяснимая аномалия вблизи Антарктиды движется на север

Новый сейсмодатчик для обнаружения лунотрясений

Порнозвезда рассказала о своем столкновении с призраками

Раскрывая секреты НЛО. Взгляд доктора Стивена Грира

Солнечные паруса нового поколения готовы к запуску

Столкновение звезд раскрывает звездную тайну

Терминаторы могут появиться уже в следующем году

Триггеры нового поколения для детекторов ЦЕРН

Удивительные горячие точки НЛО в Техасе

Ученые БАК изучают звездные пути инопланетян

Физика и математика стоящие за 'Задачей трех тел'

Человек появился спустя 30 лет без памяти

Черная дыра замечена вблизи Кейптауна

Черный НЛО замечен над океаном около Тампы

Для изучения астероидов потребуются разумные зонды

Доказательство путешествий во времени

Дьявол будет парить в вышине, вызывая изумление

Если на Европе и есть гейзеры, то они очень слабые

Затмения лежат в основе усилий по изучению экзопланет

ИИ может воспроизвести голос любого человека

Как искусственные сотрудники повлияют на живых

Конспирологи опасаются демонических порталов

Люди плохо разбираются в теориях заговора

Новая свидетельница похищения инопланетянами в Паскагуле

Обнаружена новая молодая и теплая экзопланета

Питательные вещества для жизни на экзопланетах

Платформа из графита левитирует без электричества

Пугающая деталь в паспорте Нео

Роль Млечного Пути в древнеегипетской мифологии

Создатель аугментов вернулся к работе

Техас заменяет тысячи экзаменаторов-людей на ИИ

Технологии НАСА помогают защититься от лунной пыли

Фирма Synchron начинает испытания мозговых чипов на людях

Что будет с Землей, когда погаснет Солнце

Бигфут скрывается в горах с таинственной энергией

Биокомпоненты оказались стабильны в атмосфере Венеры

В Сочи корабли полетели над морем

Звезда бросает вызов происхождению быстрых радиовсплесков

НЛО в Розуэлле по-прежнему окутывает Вашингтон

Паранормальная природа встреч с НЛО и связь между ними

Почему так трудно бурить на поверхности планет

Разоблачители и поиск внеземной жизни

Самое необычное место для отдыха в Колорадо

Смотрите фильмы о непознанном на Netflix

Создали метажидкость с программируемыми свойствами

Тайна мумии русалки раскрыта

Тайна однобокой геологии Луны

Теории заговора вокруг Георга III и королевы Шарлотты

Ужасные рога мужчины-дьявола и женщины-носорога

Ученые БАК пытаются открыть пути инопланетян

Четыре ключевых вопроса об инопланетных технологиях

Что мы могли бы построить из лунного реголита

Южнокорейский зонд приняли за НЛО

Я был похищен долговязыми инопланетянами

Подписка на новости
Наверх