Apabila tiba masanya bagi NASA untuk menghantar angkasawan kembali ke Bulan dan ke Marikh, sejumlah sistem kapal angkasa baru akan dimainkan. Ini termasuk Space Launch System (SLS), roket paling kuat yang pernah dibina, dan Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) - kapal angkasa generasi seterusnya yang akan membawa kru di luar Low Earth Orbit (LEO).
Secara semula jadi, sebelum salah satu daripada sistem ini dapat menjalankan misi, pengujian yang luas perlu dilakukan untuk memastikan mereka selamat dan akan berfungsi dengan baik. Dengan semangat ini, saintis penyelidikan NASA Advanced Supercomputing (NAS) kini sedang melakukan simulasi dan visualisasi yang sangat terperinci untuk memastikan bahawa Launch Abort Vehicle (LAV) kapal angkasa Orion akan memastikan kru selamat, sekiranya berlaku kecemasan semasa lepas landas.
Pada dasarnya, LAV adalah konfigurasi gabungan dari modul Orion Launch Abort System (LAS) dan kru, dan direka untuk memastikan keselamatan kru sekiranya kecemasan berlaku di landasan pelancaran atau selama dua minit pertama penerbangan. Teknik simulasi dan visualisasi ini, yang dilakukan dengan komputer super Pleiades di Pusat Penyelidikan Ames NASA, meramalkan bagaimana getaran akan mempengaruhi kenderaan pelancaran kapal angkasa Orion yang dibatalkan semasa lepas landas.
Ujian ini bukan sahaja membantu usaha reka bentuk motor Orion LAV (usaha kolaborasi antara NASA dan kontraktor utama Orion Lockheed Martin), tetapi juga tidak pernah terjadi sebelumnya sejauh pengembangan kapal angkasa. Sebagai Francois Cadieux, seorang saintis penyelidikan di Cawangan Komputer Aerosains NAS, menjelaskan:
"Ini adalah salah satu kali pertama di mana teknik simulasi eddy besar (LES) telah digunakan dalam analisis dan reka bentuk kapal angkasa berskala penuh di NASA. Saya teruja untuk memainkan peranan dalam projek penerokaan ruang angkasa manusia seterusnya - karya ini membawa LES ke tahap di mana ia dapat memberikan ramalan yang tepat dalam masa pemulihan yang cukup singkat untuk memandu rancangan Orion. "
Sebelumnya, penggunaan alat-alat kesetiaan tinggi sebegitu banyak dibatasi untuk penyelidikan akademik, dan bukan sesuatu yang dapat memanfaatkan kontraktor industri swasta. Bersama dengan Michael Barad - jurutera aeroangkasa di Pusat Penyelidikan Ames - Cadieux menghasilkan pelbagai simulasi dinamik cairan komputasi penyelesaian CFB (CFD) menggunakan perisian Launch Ascent dan Vehicle Aerodynamics (LAVA) yang dikembangkan oleh NAS.
Mereka dibantu oleh pakar visualisasi NAS, yang membantu para penyelidik mengenal pasti pelbagai jenis pusaran yang boleh menyebabkan bunyi dan getaran. Dengan menggunakan data simulasi ini, pakar visualisasi membuat satu siri gambar dan filem berkualiti tinggi yang menggambarkan jenis dinamika aliran yang akan dialami Orion LAS semasa pengguguran pelancaran. Seperti yang dijelaskan oleh Cadieux:
“Dari visualisasi ini, kami dapat mengenal pasti kawasan dengan beban getaran tinggi pada kenderaan, dan sumbernya. Apa yang kami pelajari adalah bahawa bunyi yang datang dari pergolakan plume jauh lebih tinggi daripada bunyi yang dihasilkan dari interaksinya dengan gelombang kejut yang terpasang. "
Video di bawah menunjukkan simulasi senario pengguguran pendakian, di mana LAS telah melepaskan diri dari SLS dan bergerak hampir dengan kelajuan suara. Proses pengguguran dimulakan dengan pencucuhan motor LAS dan kemudian menjadi perlahan apabila keadaan tekanan dan aliran udara menjadi sangat keras.
Bulu berwarna menunjukkan tekanan tinggi (merah) dan tekanan rendah (biru), dengan piksel berubah dari biru menjadi merah (dan sebaliknya) berkaitan dengan gelombang tekanan yang menyebabkan getaran pada kenderaan (putih). Kawasan di mana warnanya berubah secara tiba-tiba, tetapi umumnya berwarna biru atau merah dari waktu ke waktu, menunjukkan adanya gelombang kejutan. Pada akhirnya, simulasi ini secara langsung mempengaruhi reka bentuk kapal angkasa dan akan membantu memastikan keselamatan angkasawan dan prestasi kapal angkasa.
"Kami masih mengajukan banyak pertanyaan," kata Cadieux. "Seperti, bagaimana beban di permukaan LAV berubah pada sudut serangan yang lebih tinggi? Bagaimana cara terbaik kita menggunakan data dari ujian terowong angin untuk meramalkan muatan untuk keadaan penerbangan sebenar di mana kenderaan memecut? "
Jawapan untuk soalan-soalan ini akan digunakan untuk merancang siri ujian darat seterusnya, ujian mockup kru, dan ujian penerbangan kritikal, yang akan mempersiapkan kapal angkasa Orion untuk misi pertama yang dilancarkan - Misi Eksplorasi 2 (EM-2). Misi ini, yang dijadualkan dilancarkan pada tahun 2023, akan terdiri daripada empat anak kapal yang melakukan flyby lunar dan menyampaikan komponen pertama untuk Deep Space Gateway.
Pastikan juga melihat video simulasi, dengan hormat dari Pusat Penyelidikan Ames NASA:
