（中国公民党讯）据NASA 文章，无论是开发在其他星球着陆的新技术、改善国内的航空旅行，还是更真实地模拟全球天气和气候，超级计算都是 NASA 任务成功的关键。在高性能计算、网络、存储和分析国际会议 SC22 期间，该机构的混合展览中展示了这些进步和更多：
1. 设计安全、高效的空中出租车。
这种气流可视化显示了 NASA 的六座乘客倾斜翼概念先进空中机动飞行器在巡航或“飞行模式”下的涡流尾迹。此图像揭示了倾斜翼多旋翼配置的流动的复杂性，其中许多旋翼彼此、机翼和机身相互作用。
图片来源：NASA/Patricia Ventura Diazfesta
使用 NASA 强大的超级计算机，研究人员正在模拟几种有前途的空中出租车车辆配置的空气动力学性能，这些车辆有朝一日将在城市和郊区运载乘客和货物。高度复杂的模拟将用于帮助设计和开发这些未来的空中出租车（也称为高级空中机动 (AAM) 车辆），它们将安全、安静且高效。
NASA 通过确定关键研究领域和概念化 AAM 飞行器的设计，在 AAM 的开发中发挥着重要作用。最近的模拟侧重于倾斜翼和安静的单主旋翼 AAM 概念车的性能。模拟是在美国宇航局高级超级计算 (NAS) 设施的超级计算机上进行的，例如 Aitken，该设施位于该机构位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心，这使得这种复杂的模拟能够在短短几天内得到解决。了解这些旋翼飞机的复杂流动结构是实现 AAM 性能和噪声级目标的关键。
2. 在危险着陆期间确保行星探测器的安全。
高级超音速降落伞充气研究实验 (ASPIRE) 模拟图像，显示流体-结构相互作用动力学和相对流速（马赫数，黄色为高，黑色为低）。该模拟旨在匹配 ASPIRE 首次飞行测试期间将出现的峰值充气力。
鸣谢：NASA/Michael Barad 和 Jonathan Boustani
NASA 火星着陆器的进入、下降和着陆 (EDL) 序列被臭名昭著地称为“恐怖七分钟”，因为数百个关键事件需要成功发生——由于两者之间的信号滞后，没有地球的干预行星。下降大约四分钟后，航天器展开了一个降落伞，该降落伞必须尽可能均匀地充气，尽管有湍流的空气，并且紧密编织的织物不能有任何撕裂或撕裂。这是 EDL 中风险最高的方面之一，并且众所周知，预测具有挑战性。
使用该机构的 Aitken 超级计算机，Ames 的工程师正在开发通过模拟和分析超音速降落伞充气的许多场景来降低风险和成本的能力，这对于使用飞行测试进行研究来说成本太高。模拟的另一个优势是可以提取精细的细节——这些信息可以帮助工程师开发下一代 EDL 系统，能够处理未来机器人火星任务的更重有效载荷，如火星样本返回。
3. 在微观尺度上对航天器隔热材料进行建模。
NASA 的多孔微结构分析 (PuMA) 软件使用
此可视化显示了使用 NASA 的多孔微结构分析 (PuMA) 软件对由碳/石墨制成的纤维毡状材料进行的传热模拟。在模拟中，在材料微观结构上施加一个小的温度梯度，并确定稳态温度分布和热通量。
致谢：NASA/Joseph C. Ferguson，斯坦福大学；约翰桑顿，美国国家航空航天局/艾姆斯
X 射线显微层析成像 ，可生成材料内部结构的高分辨率 3D 图像。在艾姆斯开发的 PuMA 提供了对用于航天器隔热罩、超音速降落伞和陨石分析的材料的前所未有的见解。NASA 研究人员使用 PuMA 为未来的太空任务开发新的热保护系统 (TPS) 材料，而 NASA 的高性能超级计算机为材料科学家提供了对材料微观结构进行全面建模的能力。这有助于确保未来航天器的安全，尤其是在危险的下降阶段。
虽然这个 开源软件 最初是作为预测航天器 TPS 材料特性的工具而创建的，但 PuMA 已经扩展到为科学家提供将材料生成（从简单形状到复杂的纤维编织几何形状）与材料性能研究相结合的能力，例如它的导电性、弹性、渗透性，甚至它的氧化方式。
4. 预测天气和气候以确保人类安全。
2019 年 10 月 10 日，来自 Himarawi-8 卫星的可见光卫星图像以及实验性 GEOS 模型生成的可见云图像显示了西太平洋的强烈热带气旋海贝思。
西太平洋强烈热带气旋海贝思于 2019 年 10 月 7 日达到超强台风级别。插图是 2019 年 10 月 10 日 Himarawi-8 卫星的可见光卫星图像。较大的图像是可见光由实验性 GEOS 模型生成的云图像。海贝思有一个轮廓分明的眼睛，充满了被深对流带包围的浅层低层云层，以及一长串云层被吸引到东北部的温带锋面系统中。
致谢：NASA/William Putnam
NASA 正在通过使用超级计算机创建 1.5 公里（约 1 英里）分辨率的地球全球数字双胞胎来推动建模能力的发展。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的全球建模和同化办公室正在使用历史观测数据来模拟地球系统的天气和气候。NASA 全球地球观测系统 (GEOS) 模型和同化系统是该机构的旗舰系统，用于加强 NASA 广泛的地球观测的使用。
随着机器学习能力的大幅扩展和超高速图形处理单元编程范式的改进，GEOS 现在准备在 NASA 内为天气和气候研究提供一个实验框架。GEOS 模型将具有一系列功能，包括耦合的海洋-大气地球系统建模、碳排放的高级研究以及超高分辨率的传输。
5. 探索太阳系内外行星的过去、现在和未来。
30 亿年前金星表面温度模拟图，拥有 310 米深的动态海洋。大陆上的温度在水的冰点附近或以下。这是因为金星自转非常缓慢，在金星的夜晚，大陆变得非常寒冷。
学分：美国宇航局/迈克尔路
超级计算机就像计算“时间机器”，科学家们用它们来探索过去、现在和未来的宇宙。使用 NASA 气候模拟中心的 Discover 超级计算机和 ROCKE-3D 计算机模型，来自纽约 NASA 戈达德太空研究所的科学家们正在模拟我们太阳系内外行星的气候。这些模拟表明，30 亿年前，距离地球最近的行星邻居金星可能一直温和到足以拥有海洋——这使得金星可能成为我们太阳系中第一个宜居星球。
在离地球更远的地方，运行具有比以前模型更真实的海洋特征的 ROCKE-3D，科学家们发现太阳系外世界比邻星 b 比以前认为的更适合居住。
在离家更近的地方，对月球的模拟表明，靠近月球赤道的古代火山释放的水可以找到通往永久阴影极地地区的途径，我们有可能将其用于未来的探索。
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