Când va veni timpul ca NASA să trimită astronauți înapoi pe Lună și pe Marte, vor intra în joc o serie de sisteme noi de nave spațiale. Printre acestea se numără sistemul de lansare a spațiului (SLS), cea mai puternică rachetă construită vreodată și vehiculul echipaj multifuncțional Orion (MPCV) - o navă spațială de nouă generație care va transporta echipaje dincolo de Low Earth Orbit (LEO).
Desigur, înainte ca oricare dintre aceste sisteme să poată efectua misiuni, teste ample trebuie efectuate pentru a se asigura că sunt sigure și vor funcționa bine. În acest spirit, oamenii de știință din cadrul NASA Advanced Supercomputing (NAS) efectuează, în prezent, simulări și vizualizări extrem de detaliate pentru a se asigura că vehiculul Avion de lansare a navei spațiale (LAV) va păstra echipajele în siguranță, în cazul în care are loc o urgență în timpul decolării.
Practic, LAV este configurația combinată a sistemului Orion Launch Abort (LAS) și a modulului de echipaj și este proiectat pentru a asigura echipajul în siguranță dacă apare o urgență pe suportul de lansare sau în primele două minute de zbor. Aceste tehnici de simulare și vizualizare, care au fost realizate cu supercomputerul Pleiades de la Centrul de Cercetare Ames al NASA, prezic modul în care vibrațiile vor afecta lansarea vehiculului spațial Orion în timpul decolării.
Aceste teste ajută nu numai la eforturile de proiectare a motorului Orion LAV (un efort de colaborare între Lockheed Martin și NASA și contractorul principal Orion), dar sunt și fără precedent în ceea ce privește dezvoltarea navelor spațiale. După cum a explicat Francois Cadieux, un om de știință din cadrul Filialei Aerosciențelor din NAS, a explicat:
„Aceasta este una dintre primele perioade în care tehnicile de simulare eddy mari (LES) au fost utilizate în analiza și proiectarea navelor spațiale la scară largă la NASA. Sunt încântat să particip la următorul mare proiect de explorare a spațiului uman al agenției - această lucrare aduce LES într-un punct în care poate oferi predicții exacte într-un timp suficient de scurt pentru a ghida proiectarea lui Orion. "
Anterior, utilizarea unor astfel de instrumente de înaltă fidelitate s-a limitat în mare măsură la cercetarea academică și nu ar putea profita de ceva contractanți din industria privată. Împreună cu Michael Barad - un inginer aerospațial la Ames Research Center - Cadieux a produs o varietate de simulări de rezolvare a turbulențelor de dinamică calculală a fluidelor (CFD), folosind software-ul dezvoltat de NAS lansând Ascent and Vehicle Aerodynamics (LAVA).
Aceștia au fost ajutați de experți în vizualizarea NAS, care i-au ajutat pe cercetători să identifice diferite tipuri de vortice care pot provoca zgomot și vibrații. Folosind aceste date de simulare, experții în vizualizare au creat o serie de imagini și filme de înaltă calitate, care ilustrau ce tip de dinamică a fluxului ar putea experimenta LAS Orion în timpul unei lansări. După cum a explicat Cadieux:
„Din aceste vizualizări, am putut identifica zonele cu încărcături vibraționale mari ale vehiculului și sursele acestora. Ceea ce am învățat este că zgomotul provenit din turbulența plumei este substanțial mai mare decât orice zgomot generat de interacțiunea sa cu undele de șoc atașate. "
Videoclipul de mai jos arată simularea unui scenariu de avort, în care LAS s-a detașat de SLS și se deplasează aproape de viteza sunetului. Procesul de avort începe cu aprinderea motorului LAS și apoi încetinește pe măsură ce presiunea și condițiile de curgere a aerului devin deosebit de dure.
Penele colorate indică presiune înaltă (roșu) și presiune joasă (albastru), cu pixeli care se schimbă de la albastru la roșu (și invers) în raport cu undele de presiune care provoacă vibrații ale vehiculului (alb). Regiunile în care culoarea se schimbă brusc, dar rămâne în general albastră sau roșie în timp, indică prezența undelor de șoc. În final, aceste simulări au un impact direct asupra designului navei spațiale și vor contribui la asigurarea siguranței astronautului și a performanței navelor spațiale.
„Mai punem multe întrebări”, a spus Cadieux. „Cum, cum se schimbă încărcările pe suprafața LAV la unghiuri de atac mai mari? Cum folosim cel mai bine datele din testele tunelului eolian pentru a prezice încărcările pentru condițiile reale de zbor în care vehiculul se accelerează? "
Răspunsurile la aceste întrebări vor fi utilizate pentru a proiecta următoarea serie de teste la sol, teste de modelare a echipajului și teste critice de zbor, care vor pregăti navele spațiale Orion pentru prima misiune echipată - Exploration Mission 2 (EM-2). Această misiune, care este programată pentru lansare până în 2023, va consta din patru membri ai echipajului care vor conduce un flyby lunar și vor livra primele componente pentru Deep Space Gateway.
Aveți grijă să consultați și videoclipul de simulare, prin amabilitatea Centrului de Cercetări Ames NASA:
