Введение

Запуск ракет — это сложный и ответственный процесс, требующий тщательной подготовки и анализа. NASA активно использует современные симуляции для улучшения условий запуска, особенно в рамках миссии Artemis II, которая станет первой с экипажем на борту.

Симуляции запуска Artemis I

Недавние симуляции, проведенные NASA, продемонстрировали, как струи выхлопных газов ракеты Space Launch System (SLS) взаимодействуют с окружающей средой, включая воздух, воду и площадку для запуска. На поверхности отображаются различные уровни давления: красный цвет указывает на высокое давление, в то время как синий обозначает низкое. Контуры цвета бирюзового оттенка указывают на наличие воды.

Влияние воздушных потоков на миссию

Воздушные потоки вокруг ракет, покидающих Землю, могут существенно влиять на успешность миссии. Поэтому NASA применяет передовые симуляции для создания оптимальных условий запуска для Artemis II, которая планируется как тестовый полет вокруг Луны.

Использование LAVA для симуляций

Для более глубокого понимания полетной среды ракеты SLS инженеры воспользовались инструментом, разработанным NASA, под названием Launch, Ascent, and Vehicle Aerodynamics (LAVA). Эта программа позволяет моделировать динамику жидкости и газа, что особенно важно при анализе взаимодействия газов с другими элементами системы.

Результаты исследований и их значение

Используя данные с запуска Artemis I в 2022 году, исследователи из Ames Research Center в Силиконовой долине применили LAVA для моделирования сложных взаимодействий между струей выхлопа и системой, которая подает воду для подавления звука во время старта. Эта система защищает ракету и другое оборудование от потенциально разрушительных звуковых волн.

Сравнение симуляций с активированной и деактивированной системой подавления звука показало, что вода эффективно снижает давление звуковых волн, но выхлопные газы ракеты могут перенаправлять воду, что приводит к значительному увеличению давления в некоторых областях площадки для запуска.

Адаптация платформы для Artemis II

Симуляции LAVA улучшили понимание взаимодействия струи с мобильной платформой для запуска Artemis. На основе этих данных инженеры аэрокосмической отрасли NASA в Космическом центре Кеннеди во Флориде модернизировали проектные параметры давления струи и адаптировали платформу для устойчивости к этим давлениям во время запуска Artemis II.

Распространение LAVA и поддержка инноваций

NASA планирует выпустить LAVA в ближайшие недели для аэрокосмического сообщества, что позволит ускорить инновации, предоставляя компаниям и исследователям возможность проводить сложные симуляции и оптимизировать конструкции для самолетов и ракет. Также NASA провела семинар по использованию LAVA, где были представлены возможности этого инструмента.

Заключение

Работа над LAVA поддерживается проектом NASA «Трансформационные инструменты и технологии», который направлен на развитие новых вычислительных возможностей для прогнозирования производительности аэрокосмических транспортных средств. Это часть программы «Трансформирующие концепции аэронавтики» под руководством Директората исследований в области аэронавтики. Опыт NASA в исследованиях аэронавтики значительно усиливает его космические миссии, используя инструменты, такие как испытания в аэродинамических трубах и разработка современного программного обеспечения для повышения безопасности и надежности.