NASAのスーパーコンピューターによるアポロ12号の月面着陸シミュレーションを見る

NASA の歴史的なアポロ計画については、後から振り返ってもまったく問題ないとは言えません。たとえば、アポロ 12 号着陸船は、1969 年 11 月 19 日の 6:35:25 UTC ちょうどに月面に着陸しました。しかし、宇宙飛行士が着陸したときに月の環境に何が起こったかは記録されていません。また、着陸船のエンジンの超音速ガス噴出に対する近くの岩、破片、月の表土の反応の正確な詳細は文書化されていません。また、月の重力と地質の著しい違い、そして月には大気がまったくないことを考えると、アポロ 12 号の歴史的瞬間を地球上で物理的に再現することは不可能です。

これは、アルテミス計画中に宇宙飛行士が2025年に地球の衛星に戻る可能性について計画を続けているNASAにとって特に問題だ。人類を月面に運ぶ着陸船は、アポロ計画の先代機よりもはるかに強力になるため、文字通りの、そして比喩的な衝撃に対する計画は絶対に必要だ。そのために、アラバマ州ハンツビルのマーシャル宇宙飛行センターのNASA研究者は、NASAのプレアデス・スーパーコンピューターを利用して、過去の月面着陸、具体的にはアポロ12号の未報告の情報をシミュレートしている。

NASA が今週初めに詳細を述べたように、コンピューター エンジニアと流体力学の専門家のチームが最近、アポロ 12 号のプルーム表面相互作用 (PSI)、つまり着陸ジェットと月面の地形の相互作用を正確に再現できるプログラムを設計しました。NASA によると、Pleiades スーパーコンピューターは数週間にわたるシミュレーションでテラバイト単位のデータを生成し、NASA の有人着陸システム、商業月面ペイロード サービス、さらには将来の火星着陸船の PSI シナリオの予測に役立つとのことです。

[関連: 「アルテミス世代」の最初の 4 人の宇宙飛行士に会う]

NASA は最近、コロラド州デンバーで毎年開催される国際スーパーコンピューティング会議 SC23 で、こうしたシミュレーションの 1 つであるアポロ 12 号の着陸を披露しました。約 30 秒のシミュレーション クリップでは、チームは Gas Granular Flow Solver (GGFS) と呼ばれるシミュレーション ツールを使用しました。このプログラムは、相互作用をモデル化して表土のクレーター形成と着陸機の周囲に巻き上がる塵の雲の両方を予測できます。

プロジェクトの会議での説明によると、GGFS は最高の忠実度を利用して、「実際のレゴリスを統計的に再現する粒子サイズ/形状分布を持つ微細なレゴリス粒子の相互作用をモデル化」できるとのことです。ただし、「今日のコンピューティング リソース」で最も効率的に実行するために、シミュレーションでは 1 ～ 3 種類の粒子サイズと形状のみを考慮します。

[関連:月に向かうアルテミス3号の宇宙服には機能的な贅沢さが縫い込まれている。]

エンジン停止前の最後の 30 秒間の降下を概観すると、せん断応力、つまり表面領域の侵食レベルに影響を与える横方向の力が特によく表れています。クリップでは、せん断応力が低い部分は濃い紫色で表され、せん断応力が高い部分は黄色で示されています。

今後、チームはツールのソースコードを最適化し、計算リソースの増強も予定している。こうしたアップグレードにより、より正確で精度の高いシミュレーションが可能になり、アルテミスの着陸手順を微調整できるほか、月面をはるかに超えた着陸ミッションの計画も立てられるようになる。