NASA süper hesaplamasının misyonları konseptten gerçeğe taşımasının beş yolu

NASA’nın ileri teknoloji bilişimi, birçok ajans görevinin gerçek dünyada konseptten uygulamaya geçirilmesinde önemli bir rol oynuyor. Tahmin birimleri (NOAA gibi) için küresel hava durumu tahminlerinin artan doğruluğundan şiddetli fırtınalara karşı uyarıya, insanları kentsel alanlarda güvenli bir şekilde uçuracak gelecekteki hava taksilerine yönelik tasarımlara, aya ve diğer gezegenlere uzay aracını indirmek için paraşüt tasarım testlerine kadar, süper bilgisayarlarımız kaynaklar ve uzmanlar, insanlığın yararına bilim ve mühendislik ilerlemelerine yön veriyor.

Bu projeler ve çok daha fazlası, Yüksek Performanslı Bilgi İşlem, Ağ Oluşturma, Depolama ve Analiz Uluslararası Konferansı SC23 sırasında ajansın karma sergisinde sergilenecek. Bu yılın konferansı 12-17 Kasım tarihleri ​​arasında Denver’da gerçekleştirilecek.

1. Yere yakın hava taksi güvenliğini simüle etmek

Kentsel hava hareketliliği (UAM) araçlarının gelişmesiyle birlikte, yakın gelecekte insanlar hava taksilerini tercih edebilir. Birden fazla UAM tasarımının aerodinamik performansını inceleyen araştırmacılar, bu yıl bu araçların yere yakın yerlerde nasıl performans gösterdiğini analiz etmek için simülasyonlara odaklanıyor. Ajansın UAM uçak konseptlerinin çoğunun tıpkı helikopterlerde olduğu gibi rotorları var.

NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’ndeki NASA Gelişmiş Süper Hesaplama (NAS) tesisindeki süper bilgisayarlar, rotorlar, diğer araç bileşenleri ve yer yüzeyi arasındaki etkileşimi ayrıntılı olarak yakalayan karmaşık, yüksek doğruluklu hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonlarını çalıştırır.

Bu simülasyonlar, bilim adamlarının araç aerodinamiklerini ve araçların etrafındaki rotor kaynaklı akışı daha iyi anlamalarını ve yüksek rüzgar ve sert rüzgarların olduğu potansiyel olarak tehlikeli alanları tespit etmelerini sağlar. Simülasyon verileri, ekibin UAM’lerin yere yakın yerlerde nasıl hareket ettiğine ilişkin değişiklikleri tahmin etmesine ve araçların yakınında güvenli mürettebat ve yolcu hareketi için yönergeler sağlamasına olanak tanıyor.

2. Küresel bir bilgisayar modeliyle en güçlü fırtınaları tahmin etmek

Şiddetli fırtınalar, kasırgalar ve kasırgaların ortak yakıtı, ısıyı ve nemi dikey olarak taşıyan atmosferin kuvvetli yukarı-aşağı hareketleri olan konveksiyondur. Operasyonel hava durumu tahmin merkezleri tipik olarak bölgesel, sınırlı alanlı bilgisayar modellerini kullanarak konvektif ölçekli hava durumunu tahmin eder çünkü konveksiyon çözümleme çözünürlüğündeki küresel modeller çok fazla bilgi işlem gücüne ihtiyaç duyar.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar, küresel Goddard Dünya Gözlem Sistemi (GEOS) modelini, Amerika Birleşik Devletleri kıtası üzerinde 2 ila 4 kilometrelik (yaklaşık 1,25 ila 2,5 mil) daha hassas ızgara çözünürlükleri uygulayacak şekilde uyarladılar.

NASA İklim Simülasyon Merkezi’nin (NCCS) Discover süper bilgisayarı ve NAS’ın Aitken süper bilgisayarında yürütülen GEOS tahminleri, en güçlü fırtınaların öngörülebilirliğini iki günün ötesine taşıyor ve yoğun yağış, rüzgar ve sıcaklıktan kaynaklanan yerel etkileri daha iyi temsil ediyor. Devam eden simülasyonlar, Idalia ve Lee kasırgaları ve Ophelia tropik fırtınası da dahil olmak üzere 2023’teki aşırı hava olaylarını doğru bir şekilde takip etti.

3. Gezegene giriş, iniş ve iniş sırasında uzay kapsüllerinin korunması

NASA uzay kapsülleri, hipersonik hızlarda gezegen atmosferlerine girerken hayatta kalacak ve yüklerini (veya mürettebatını) giriş sırasında meydana gelen aşırı sıcaklıklardan koruyacak şekilde tasarlandı. Uzay aracı, ısının yanı sıra iniş sırasında aerodinamik sürükleme nedeniyle yavaşladığı için dengesizliklerle de karşılaşabilir.

Bu ek tehlikeyi ölçmek ve anlamak için NASA Ames’teki araştırmacılar, gezegene girişin tüm yörüngesi sırasında kapsüllerin serbest uçuş koşullarını simüle etmek için ajansın Pleiades ve Electra süper bilgisayarlarını kullandılar. Bu karmaşık simülasyonlar, kapsül uçuş dinamiklerini analiz etmek ve uçuş yörüngesinin sonraki aşamalarında dengesizliklerin oluşturabileceği riskleri belirlemek için kullanılıyor. Sonuçta ortaya çıkan analizler, mühendislerin gezegen araştırmaları için giriş araçları tasarlamasına yardımcı olarak, Artemis ve Satürn’ün en büyük ayı Titan’a yapılacak Dragonfly misyonu da dahil olmak üzere NASA programlarının başarısının sağlanmasına yardımcı oluyor.

4. Yer bilimi verilerini dönüştürme ve tasvir etme

Ajansın 1958’deki kuruluşundan bu yana NASA, faaliyetleri ve sonuçları hakkındaki bilgileri geniş çapta yaymakla görevlendirildi. NASA’nın yeni bir kamu iletişim çalışması, gezegenimiz için NASA Görev Kontrol Merkezi gibi düzenlenmiş bir dizi gösterge panosunda ham gözlem ve model verilerinin görselleştirmelerini sunan Dünya Bilgi Merkezi’dir (EIC). Washington’daki NASA Genel Merkezindeki EIC kurulumu, Dünya’nın bir takım “hayati belirtilerini” tasvir eden daha küçük portallarla çevrelenmiş geniş formatlı animasyonları görüntülemek için çok panelli bir hiper duvar içerir.

Çeşitli veri kaynakları, NCCS Discover süper bilgisayarında yürütülen simülasyonları ve NASA ve ortakları tarafından bakımı yapılan uydulardan ve yer cihazlarından yapılan gözlemleri içerir. Haziran 2023’ün sonundaki açılışından bu yana ABM, ileri gelenlerden ilkokul öğrencilerine kadar çok çeşitli ziyaretçilerin ilgisini çekti. Ek olarak, EIC bilgileri politika yapıcılara, bilim insanlarına ve çiftçiler, işletme sahipleri ve araştırmacılar gibi NASA veri kullanıcılarına yardımcı olmaktadır.

5. Gezegensel keşifler için otonom yerleşik bilim aracılarının kullanılması

NASA Goddard’ın Dağıtılmış Sistem Görevleri girişimindeki araştırmacılar, uyarlanabilir ve her aşamada Dünya’dan yeni talimatlar beklemek yerine, yerleşik bir yazılım “ajanı” kullanarak yeni toplanan bilim verilerini özerk bir şekilde yorumlayabilen ve bunlara yanıt verebilen derin uzay görevlerini mümkün kılmak için çalışıyorlar. görev. Bu yeni, otonom görev tasarımını test etmek için, Satürn’ün buzlu okyanus ayı olan ve güneş sistemimizde yaşam aramak için en umut verici hedeflerden biri olan Enceladus’u seçtiler.

Simüle edilmiş bir görev senaryosunda, bilim adamları, bilim gözlemlerini toplamak için ayın küresel kapsamını sağlayacak Enceladus çevresindeki ilk istikrarlı takımyıldızı oluşturmak için sekiz küçük uzay aracının çeşitli yörüngelerini ve yörüngelerini modellediler. Ekip, simüle edilmiş verileri “gerçek zamanlı” olarak analiz etmek için otonom yerleşik bilim aracısını kullandı.

Aracı, Europa’nın buzlu bulutlarında tespit edilen çeşitli bileşiklerin (yaşam olasılığının göstergeleri) göreceli miktarlarını işlemek ve yorumlamak için birden fazla makine öğrenimi modeli kullanıyor; bu verileri otonom bir şekilde yorumluyor, ardından takip eden analizleri veya ön verilere dayalı olarak öncelikli veri aktarımını etkileyen kararlar alıyor. -programlanmış görev hedefleri.