聯(lián)想ThinkServer助力神舟十號(hào)軌道計(jì)算
藍(lán)調(diào) 發(fā)表于:13年06月14日 00:55 [來稿] DOIT.com.cn
6月11日17時(shí)38分,神舟十號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準(zhǔn)時(shí)發(fā)射升空,長征二號(hào)F遙九運(yùn)載火箭起飛,托舉著神舟九號(hào)飛船飛向太空。與神舟九號(hào)執(zhí)行的任務(wù)相比,神舟十號(hào)最大的不同是增加了“繞飛”任務(wù),即神舟十號(hào)飛船將繞著目標(biāo)飛行器天宮一號(hào)進(jìn)行繞飛,這無疑對(duì)載人航天軌道計(jì)算水平提出了更高的要求。由中國載人航天辦公室與聯(lián)想共建的中國載人航天工程總體仿真實(shí)驗(yàn)室,為我國首次載人航天“繞飛”任務(wù)的完成提供了堅(jiān)實(shí)的仿真系統(tǒng)支持。
據(jù)介紹,中國載人航天辦公室與聯(lián)想的合作開始于2012年。神舟九號(hào)任務(wù)前,雙方共建中國載人航天工程總體仿真實(shí)驗(yàn)室,一批ThinkServer和ThinkStation服務(wù)于該實(shí)驗(yàn)室和主要研制單位,在軌道計(jì)算、模擬仿真、航天器設(shè)計(jì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié),以卓越的品質(zhì)和性能,穩(wěn)定、高效地承載了大量重要的計(jì)算工作,成功助力中國首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)。
載人航天,人命關(guān)天,航天員的生命安全,是載人航天工程的重中之重。為了確保載人航天任務(wù)萬無一失,最大限度保障航天員的生命安全,載人航天科研人員會(huì)在中國載人航天工程總體仿真實(shí)驗(yàn)室中,利用ThinkServer服務(wù)器、ThinkStation工作站模擬測試航天器從發(fā)射到回收的全過程,校驗(yàn)載人航天全系統(tǒng)的匹配性和兼容性,對(duì)各種太空物體的位置進(jìn)行模擬計(jì)算以避免碰撞,并優(yōu)化推進(jìn)劑管理方案。
由于航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)高度復(fù)雜,航天器軌道計(jì)算向來是一種高度密集的運(yùn)算,特別是實(shí)時(shí)軌道計(jì)算,對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求極高。聯(lián)想專門為載人航天工程總體仿真實(shí)驗(yàn)室配備了性能強(qiáng)勁、穩(wěn)定可靠的ThinkServer服務(wù)器,承擔(dān)連續(xù)數(shù)百小時(shí)不間斷的高性能軌道計(jì)算。
飛船從火箭點(diǎn)火到入軌約580多秒,在此期間,要經(jīng)歷從靜止到每秒7.8公里的高速,經(jīng)歷常溫常壓到極冷極熱,經(jīng)歷地面重力環(huán)境到微重力環(huán)境的巨大變化。這短短的不到十分鐘時(shí)間,是航天員進(jìn)入太空最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。為了保證火箭發(fā)射萬無一失,切實(shí)確保航天員的生命安全,載人航天工程技術(shù)人員利用ThinkServer服務(wù)器反復(fù)模擬火箭升空中不同的力學(xué)、噪聲、溫濕度環(huán)境,要完成數(shù)萬次高精度的軌道計(jì)算,求解復(fù)雜的微分方程組,這對(duì)服務(wù)器的計(jì)算能力要求非常高。
飛船進(jìn)入軌道后,在350公里高空,以每秒7.8公里的速度飛行,一天繞地球運(yùn)行16圈,又可能會(huì)面對(duì)太空垃圾、光照、磁暴、太陽風(fēng)等各種太空干擾,一顆黃豆大小的太空垃圾,就能造箭毀人亡的慘劇。技術(shù)人員需要通過更大范圍、更長時(shí)間的模擬仿真,制定飛船的最佳飛行控制方案,需要長時(shí)間的密集計(jì)算、大數(shù)據(jù)量吞吐,要求設(shè)備必須不能斷電,不能宕機(jī),對(duì)ThinkServer服務(wù)器的可靠性和品質(zhì)有非常高的要求。
行百里者半九十。完成交會(huì)對(duì)接任務(wù)后,飛船的歸途也并不輕松,至少要闖過“燒蝕關(guān)”“黑障關(guān)”“過載關(guān)”和“沖擊關(guān)”四道關(guān)口,方能安全著陸。載人航天工程著陸場系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師吳斌介紹,在整個(gè)航天飛行過程中,發(fā)射和返回過程對(duì)航天員和飛船的考驗(yàn)最大,而返回階段尤為突出。當(dāng)飛船再次進(jìn)入大氣層時(shí),返回艙和大氣的高速摩擦將使飛船變成一團(tuán)火球,表面溫度達(dá)到三千攝氏度以上,使流經(jīng)表面的空氣電離而出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象,使飛船與地面失去無線電聯(lián)系。由于急劇減速,航天員將承受數(shù)倍于自身體重的過載。而即便經(jīng)過降落傘和反推發(fā)動(dòng)機(jī)的緩沖,返回艙著陸時(shí)仍有一定的沖擊。任何一點(diǎn)疏漏或意外,都會(huì)危及航天員的生命安全。所以神舟飛船的返回彈道、返回艙氣動(dòng)外形和質(zhì)心配平,都需要利用ThinkServer服務(wù)器進(jìn)行嚴(yán)格的仿真計(jì)算,并在各種大氣環(huán)境參數(shù)下進(jìn)行校驗(yàn),從而將返回控制風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
據(jù)權(quán)威媒體介紹,神舟十號(hào)飛行任務(wù)是中國載人航天工程轉(zhuǎn)入空間實(shí)驗(yàn)室和空間站建設(shè)階段的“收官之作”。由聯(lián)想ThinkServer服務(wù)器、ThinkStation工作站等企業(yè)級(jí)產(chǎn)品為核心構(gòu)建的中國載人航天工程總體仿真實(shí)驗(yàn)室,將全程護(hù)航神十從發(fā)射到繞飛直至最終成功返回,并為中國載人航天事業(yè)取得更大突破和發(fā)展不斷助力。
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