La informática de alta gama de la NASA desempeña un papel clave a la hora de llevar muchas misiones de la agencia desde el concepto hasta la aplicación en el mundo real. Desde la creciente precisión de los pronósticos meteorológicos globales para entidades de pronóstico (como la NOAA) para advertir sobre tormentas severas, hasta diseños para futuros taxis aéreos para transportar personas de manera segura alrededor de áreas urbanas, hasta pruebas de diseño de paracaídas para el aterrizaje de naves espaciales en la Luna y otros planetas, nuestra supercomputación Los recursos y los expertos están impulsando los avances de la ciencia y la ingeniería en beneficio de la humanidad.
Estos proyectos y mucho más estarán en exhibición en el exhibición híbrida de la agencia durante SC23, la Conferencia Internacional sobre Computación, Redes, Almacenamiento y Análisis de Alto Rendimiento. La conferencia de este año se llevará a cabo en Denver del 12 al 17 de noviembre.
1. Simulación de la seguridad de un taxi aéreo cerca del suelo
Con el desarrollo de los vehículos de movilidad aérea urbana (UAM), en un futuro próximo la gente podría solicitar viajes en taxis aéreos. Los investigadores que estudian el rendimiento aerodinámico de múltiples diseños de la UAM se centran este año en simulaciones para analizar cómo se comportan estos vehículos cerca del suelo. Muchos de los conceptos de aviones UAM de la agencia tienen rotores, al igual que los helicópteros. Las supercomputadoras de las instalaciones de Supercomputación Avanzada (NAS) de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, ejecutan simulaciones computacionales de dinámica de fluidos complejas y de alta fidelidad que capturan en detalle la interacción entre los rotores, otros componentes del vehículo y la superficie del suelo. Estas simulaciones permiten a los científicos comprender mejor la aerodinámica del vehículo y el flujo inducido por el rotor alrededor de los vehículos para detectar áreas potencialmente peligrosas con fuertes vientos y ráfagas. Los datos de simulación permiten al equipo predecir cambios en la forma en que los UAM se manejan cerca del suelo y proporcionar pautas para el movimiento seguro de la tripulación y los pasajeros cerca de los vehículos.
2. Predecir las tormentas más fuertes dentro de un modelo informático global
El combustible común para tormentas eléctricas, tornados y huracanes severos es la convección: vigorosos movimientos hacia arriba y hacia abajo de la atmósfera que transportan verticalmente calor y humedad. Los centros operativos de pronóstico del tiempo generalmente predicen el tiempo a escala convectiva utilizando modelos informáticos regionales de área limitada porque los modelos globales con resolución de resolución de convección necesitan demasiada potencia informática. Investigadores del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han adaptado su modelo global del Sistema de Observación de la Tierra Goddard (GEOS) para aplicar resoluciones de cuadrícula más finas de 2 a 4 kilómetros (aproximadamente 1,25 a 2,5 millas) sobre los Estados Unidos continentales. Los pronósticos GEOS que se ejecutan en la supercomputadora Discover del Centro de Simulación Climática de la NASA (NCCS) y en la supercomputadora Aitken de la NAS están ampliando la previsibilidad de las tormentas más fuertes más allá de dos días y, al mismo tiempo, representan mejor los impactos locales de las precipitaciones intensas, los vientos y el calor. Las simulaciones en curso rastrearon con precisión los eventos climáticos extremos de 2023, incluidos los huracanes Idalia y Lee y la tormenta tropical Ofelia.
3. Protección de las cápsulas espaciales durante la entrada, el descenso y el aterrizaje planetarios
Las cápsulas espaciales de la NASA están diseñadas para sobrevivir al entrar en atmósferas planetarias a velocidades hipersónicas y proteger sus cargas útiles (o su tripulación) de las temperaturas extremas que se producen durante el ingreso. Además del calor, la nave espacial también puede encontrar inestabilidades, ya que la resistencia aerodinámica la frena durante el descenso. Para cuantificar y comprender este peligro adicional, los investigadores de la NASA Ames utilizaron las supercomputadoras Pléyades y Electra de la agencia para simular las condiciones de vuelo libre de las cápsulas durante la trayectoria completa de entrada planetaria. Estas complejas simulaciones se utilizan para analizar la dinámica de vuelo de la cápsula e identificar los riesgos que las inestabilidades puedan plantear durante la última etapa de la trayectoria de vuelo. Los análisis resultantes ayudan a los ingenieros a diseñar vehículos de entrada para la exploración planetaria, ayudando a garantizar el éxito de los programas de la NASA, incluido Artemis y la próxima misión Dragonfly a Titán, la luna más grande de Saturno.
4. Transformar y representar datos de las ciencias de la tierra
Desde la fundación de la agencia en 1958, la NASA ha tenido la tarea de difundir ampliamente información sobre sus actividades y resultados. Un nuevo esfuerzo de comunicación pública de la NASA es el Centro de información de la Tierra (EIC), que presenta visualizaciones de datos brutos de observación y modelos en un conjunto de paneles dispuestos como un Centro de control de misiones de la NASA para nuestro planeta. La instalación del EIC en la sede de la NASA en Washington incluye un hipermuro de múltiples paneles para mostrar animaciones de gran formato rodeado por portales más pequeños que representan una serie de "signos vitales" de la Tierra. Las diversas fuentes de datos incluyen simulaciones realizadas en la supercomputadora NCCS Discover y observaciones de satélites e instrumentos terrestres mantenidos por la NASA y sus socios. Desde su apertura a finales de junio de 2023, el EIC ha atraído a una gran variedad de visitantes, desde dignatarios hasta estudiantes de escuela primaria. Además, la información del EIC está ayudando a los responsables políticos, los científicos y los usuarios de datos de la NASA, como agricultores, propietarios de empresas e investigadores.
5. Uso de agentes científicos autónomos a bordo para la exploración planetaria
Los investigadores de la iniciativa de Misiones de Sistemas Distribuidos Goddard de la NASA están trabajando para permitir misiones al espacio profundo que sean adaptables y puedan interpretar y responder de forma autónoma a datos científicos recién recopilados utilizando un “agente” de software a bordo en lugar de esperar nuevas instrucciones de la Tierra en cada fase de la misión. Para probar este nuevo diseño de misión autónoma, eligieron Encelado, una luna oceánica helada de Saturno y uno de los objetivos más prometedores para buscar vida en nuestro sistema solar. En un escenario de misión simulada, los científicos modelaron varias trayectorias y órbitas de ocho pequeñas naves espaciales para producir lo que sería la primera constelación estable alrededor de Encelado que proporcionaría una cobertura global de la luna para recopilar observaciones científicas. El equipo desplegó su agente científico autónomo a bordo para analizar datos simulados en "tiempo real". El agente utiliza múltiples modelos de aprendizaje automático para procesar e interpretar las cantidades relativas de varios compuestos detectados en las columnas de hielo de Europa (indicadores de la posibilidad de vida), interpreta esos datos de forma autónoma y luego toma decisiones que afectan el análisis de seguimiento o la transmisión de datos priorizados basados en pre -Metas de misión programadas.
Para obtener más información sobre las supercomputadoras ejecutadas por NASA High-End Computing, visite:
Para medios de comunicación:
Los miembros de los medios de comunicación interesados en cubrir este tema deben comunicarse con el Sala de redacción Ames de la NASA.
Autores: Jill Dunbar y Michelle Moyer, Centro de Investigación Ames de la NASA, y Jarrett Cohen y Sean Keefe, Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA
