NASA совершила прорыв в исследованиях для подготовки полета человека на Луну с помощью суперкомпьютера на базе технологий HPE

Компания HPE также объявила о расширении возможностей суперкомпьютера NASA Aitken с помощью систем HPE Apollo, разработанных специально для ресурсоемких моделирования и симуляций. Увеличение вычислительной мощности, которое произойдет в январе 2021 года, ускорит проведение текущих исследований NASA по вычислительной динамике текучих сред (Сomputational fluid dynamics, CFD), имеющих решающее значение для понимания аэродинамических явлений.

«Нас вдохновляют достижения в области научных исследований, совершённые с помощью высокопроизводительных вычислительных технологий HPE. Благодаря им научные сотрудники и инженеры Исследовательского центра Эймса открывают новые горизонты развития космических полётов, – комментирует Билл Маннел (Bill Mannel), вице-президент и руководитель подразделения высокопроизводительных вычислений в HPE. – Для нас большая честь сотрудничать с NASA и стать частью исторического события – увеличения возможностей суперкомпьютера NASA Aitken за счёт систем HPE Apollo, что позволит ускорить анализ данных и обеспечит безопасную высадку первой женщины и следующего мужчины на Луну». 

Суперкомпьютер NASA Aitken расширяет вычислительные возможности и повышает эффективность 

Суперкомпьютер NASA Aitken был разработан HPE в августе 2019 года для поддержки миссий NASA, включая исследования в рамках космической программы «Артемида», миссии по высадке двух астронавтов: женщины и мужчины, на Южный полюс Луны в 2024 году.

Суперкомпьютер NASA Aitken размещён в первом из двенадцати компьютерных модулей в Модульном Суперкомпьютерном Вычислительном Центре (Modular Supercomputing Facility). NASA и HPE совместно участвуют в развитии центра для достижения еще большей производительности и значительного сокращения потребления электроэнергии и воды. За первый год работы суперкомпьютер NASA Aitken использовал только 16% энергии, необходимой для охлаждения, сэкономив таким образом более 100 тысяч долларов и 1,4 миллиона киловатт-часов. Потребление воды для охлаждения суперкомпьютера также уменьшилось на 91%, что позволило сохранить около 3,8 тыс. куб. м. воды в день.

Суперкомпьютер будет усилен с помощью систем HPE Apollo на базе процессоров AMD EPYC™ 2-го поколения, что обеспечит большую вычислительную мощность для поддержки текущих исследований. 

Ускорение исследований для подготовки миссии по возвращению на Луну с помощью суперкомпьютера NASA Aitken  

Суперкомпьютер NASA уже помог исследователям совершить прорыв в рамках подготовки к миссии «Артемида» в следующих областях:

1)    Создание базы аэродинамических данных для моделирования возможных явлений во время отделения ракеты-носителя «Артемида» 

Инженерам NASA необходимо иметь представление о возможных явлениях, которые могут возникнуть во время отделения ускорителей (1-я ступень) от ракеты-носителя (2-я ступень) «Артемида» на старте. Это критически важно для обеспечения безопасности экипажа и успеха миссии. NASA также изучает возможность того, что два твердотопливных ракетных ускорителя, разработанных для миссии, могут удариться об основную часть ракеты-носителя или друг о друга при разделении ступеней.

NASA разработало базу аэродинамических данных, чтобы продемонстрировать возможное расположение ускорителей при разделении ступеней, таким образом смоделировав все переменные во время разделения ступеней в ходе миссии «Артемида». Используя инструменты вычислительной динамики текучих сред с помощью суперкомпьютера NASA Aitken и производя расчеты для 22 разных шлейфов газов ракетного двигателя, которые перемещают горячие выхлопные газы, исследователи смогли разработать базу данных из 13 независимых переменных для моделирования всех возможных сценариев полета при разделении ступеней. 

Обновление суперкомпьютера NASA Aitken позволит создать ещё более подробные и полные базы данных для повышения точности анализа и безопасности полётов. 

2)    Изучение условий пуска в Космическом центре Кеннеди 

Стартовый комплекс 39B в Космическом центре Кеннеди и симуляция потока выхлопных газов во время запуска. Изображение предоставлено Исследовательским центром Эймса, NASA

Запуск миссии «Артемида» должен произойти в Космическом центре Кеннеди на Мерритт-Айленд в штате Флорида. Исследователям NASA необходимо понять эффекты от волн избыточного давления зажигания (ignition overpressure, IOP) и избыточного давления в воздуховоде (duct overpressure, DOP), которые возникают при быстром высвобождении газа из ракетного сопла во время запуска.

Команда NASA по запуску, выходу на орбиту и аэродинамике космического корабля использовала суперкомпьютер Aitken для применения вычислительной динамики текучих сред при моделировании таких волн и их взаимодействия с ракетой-носителем, чтобы изучить любые потенциальные опасности для миссии.

Проводимые анализы помогают инженерам NASA улучшать макет среды запуска ракеты. С помощью расширенных функций суперкомпьютера Aitken исследователи получат дополнительные вычислительные мощности, чтобы сократить время принятия решения для модернизации стартовой площадки и улучшения системы космических запусков.