【移民外星？ NASA超級計算機承載人類希望】

方格發表於 2012-5-21 10:42:40

【移民外星？ NASA超級計算機承載人類希望】
 
上週9月6日，美國國家航空航天局（NASA）公佈了人類110年來的太空航行照片。
 
筆者雖不是一名天文愛好者，更談不了太多有關宇宙，太空科學等等，只是看著這些照片，暗暗有些激動。
 
面對地球日益惡化的環境，大部分國家都有所動作，可整體上的惡化趨勢卻沒有多大改觀。
 
近年來，許多物種都面臨著滅亡的威脅。就在上個月，著名的科學家，有“在世的愛因斯坦”之稱的斯蒂芬霍金在接受采訪時表示。 
 
“留給人類移民去外太空的時間只有200年了，否則人類會和地球一同毀滅。”
為此，小編帶著沉重的心情渴望找尋這最後的一線生機。（反正船票我是買不起了，過過眼癮解解饞吧）
  

  
月球上的人類足跡
 
看看遠在西半球的NASA在做些什麼……
 

  
昴宿星團
 昴宿星團，簡稱昴星團，又稱七姊妹星團，梅西爾星雲星團表編號M45，是一個大而明亮的疏散星團，位於金牛座，裸眼就可以輕易的看見，肉眼通常見到有六顆亮星。
 
昴星團的視直徑約2°，形成斗狀。
 
成員星數在200個以上，是一個很年輕的星團。昴星團也是一個移動星團。
昴宿星團的雲氣是最接近地球的星雲之一，並且可能是最著名的。
而在我們的家園——地球上，在美國加利福尼亞州NASA艾姆斯研究中心裡，同樣也有著一部名為“昴宿星”的超級計算機。
 

 
昴星Pleiades超級計算機
 Pleiades超級計算機由SGI公司基於英特爾至強打造，由4核Harpertown 3.0Ghz和6核Westmere 2.93Ghz構成，網絡連接架構是infiniband方式。
 
內核數為81920個，理論運算峰值速度973291GFLOPS，實測運算速度772700GFLOPS。 (TOP500運算速度排名世界第6)
 

 NASA總部航拍圖
 NASA是美國聯邦政府的一個政府機構，負責美國的太空計劃。 
 
1958年7月29日，艾森豪威爾總統簽署了《美國公共法案85-568》（United States Public Law 85-568，即《美國國家航空暨太空法案》），創立了NASA。 
 
1958年10月1日NASA正式成立。
 
總部位於華盛頓哥倫比亞特區。
 
當時所有國防部之下非軍事火箭及太空計劃在總統行政命令下一起歸入NASA，以及美國全部科學衛星計劃。 
 
NASA被廣泛認為是世界範圍內太空機構的領頭羊。
NASA的使命和願景是“改善這裡的生命，把生命延伸到那裡，在更遠處找到別的生命（To Improve life here，To extend life to there，To find life beyond）”。 
 
NASA的目標是“理解並保護我們賴以生存的行星；探索宇宙，找到地球外的生命；啟示我們的下一代去探索宇宙（To understand and protect our home planet，To explore the Universe and search for life， To inspire the next generation of explorers）”。
時至今日，NASA有近兩萬名員工，分別從事著航空航天探索與開發、空間科學、生物與物理研究、地球科學。
 
每年的研究經費超過150億美元，在2009年的研究經費已近190億美金。
在已經披露的超級計算機Pleiades“昴星”的運行項目中，“昴星”在NASA扮演著極其重要的角色。
Cart 3D
  

 
Cart 3D：模擬預測一個泡沫翻滾上升過程中釋放一塊碎片的軌跡（顏色代表不同壓力）
Cart3D是高保真無粘的氣動設計概念和初步分析軟件包。
 
它可以讓用戶自動執行複雜的幾何計算流體動力學分析。
Cart3D目前在NASA的太空飛船回歸中扮演不可或缺的角色，從翻滾的泡沫碎片和其他來源的模擬，生成並使用Cart3D，正被用於評估這些碎片的威脅，脫落造成的航天飛機運載火箭的各種要素。
 

 成為記憶的哥倫比亞號太空船
 美國“哥倫比亞”號航天飛機外部燃料箱表面泡沫材料安裝過程中存在的缺陷，是造成整起事故的禍首。 
 
“哥倫比亞”號航天飛機事故調查委員會公佈的調查報告稱，外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中航天飛機左翼前緣的名為“增強碳碳”（即增強碳-碳隔熱板）的材料。
 
當航天飛機返回時，經過大氣層，產生劇烈摩擦使溫度高達攝氏1400度的空氣在衝入左機翼後融化了內部結構，致使機翼和機體融化，導致了悲劇的發生。
 

 七位為太空事業獻出生命的宇航員
 全世界都不會忘記2003年2月1日“哥倫比亞號”太空船的悲劇，為此更需要進行更多的模擬計算來保證宇航員的安全。
Debris
  

  
模擬航空飛機發射升空過程中大量的碎片 
該軟件包是計算飛機碎片軌蹟的方案，用於檢測飛機的任何部分的殘骸碎片可能造成的影響，並篩選、排序和管理碎片的影響。
 
 
引自：<A href="http://tech.ifeng.com/discovery/detail_2010_09/15/2524948_0.shtml">http://tech.ifeng.com/discovery/detail_2010_09/15/2524948_0.shtml</A>

方格發表於 2012-5-21 10:46:58

Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO)
  

 
模擬近地表流速和海冰覆蓋說明了全球海洋和海冰環流巨大的複雜性
 估計環流和海洋研討會（ECCO氣候），此應用程序涉及美國航空航天局的噴氣推進實驗室（JPL）的框架內大規模，高清晰度海洋建模和分析，有美國麻省理工學院（MIT ）和斯克里普斯海洋研究所共同參與。
  

  
噴氣推進實驗室
 美國宇航局先進的超級計算部門——噴氣推進實驗室，麻省理工學院的研究人員合作，大大加快了全球渦流解決海洋和海冰再分析的發展。
 
時間演變的海洋和海冰環流預估，如海平面大氣環流模式、海冰範圍，及水文概況。
 
科學家們利用這些，全海洋環流概算深入了解海流和海冰氣候影響，以研究空氣在海上交匯，改善季節性和長期氣候預測，以及許多其他應用。
The NASA Finite Volume General Circulation Model (fvGCM)
  

  
有限體積環流模型
 美國航天局的有限體積環流模型，fvGCM是一個全球性的氣候和天氣預測模型，傳統長期氣候模擬用在了粗的水平分辨率（約100公里）。
 

 
從距離地面230公里的國際空間站上俯視“伊万”颶風
 該fvGCM代碼生產實時的高解析度（約25公里）的天氣預測，提高預測颶風路徑和強度聚焦。
 
該代碼已經非常成功，在大西洋颶風活躍季節，提供約100公里的準確性，提前5天登陸的預測。
 
此記錄標誌著超越典型的先進預警2到3天，改善了籌備時間。
INS 3D
 

 
大腦動脈樹採用結締組織，稱為Willis“威利斯”環，分發整個大腦充氧血液質量。
 
為了評估變化對人類太空飛行引力的影響，有必要根據不同重力條件量化大腦中的血液流動特性。
此代碼解決了不可壓縮的Navier - Stokes方程，在三維坐標方程為廣義穩態和不同的流程時間中。
（Navier Stokes “納維葉－斯托克斯”方程是流體力學中描述粘性牛頓流體的方程，是目前為止尚未被完全解決的方程，目前只有大約一百多個特解被解出來，是最複雜的方程之一。）
在長時間的空間飛行任務，宇航員必須適應微重力環境改變。
 
在血液循環系統中，經歷太空飛行需要作出重大調整。
 
通過對"威利斯"的配置解剖環路血流量進行了模擬，使用INS3D代碼研究對大腦的循環引力作用。
Overflow
 

 
航天飛機發射中周圍的空氣流場
 （該飛機的表面顏色代表壓力係數，灰色輪廓代表了周圍的空氣密度）
一個計算流體力學方案解決複雜的流動問題。
 
溢出（Overflow）是廣泛用於美國航天局和工業設計發射和重返大氣層的運載工具。
溢出代碼被用來計算圍繞航天飛機運載火箭的空氣流場，研究負荷的載具有幾個設計變更行事，並研究從任何可能的上升過程中脫落碎片的潛在影響。
The Parallel Ocean Program (POP)
 

 
使用了0.1度分辨率的北大西洋表面模擬
 海洋的並行程序POP是社區氣候系統模型（塊法），一個完全耦合的全球氣候模型，使海洋組成地球的過去、現在和未來的氣候狀態的準確模擬。
持久性有機污染物代碼移植和優化規模幾乎呈線性達到了512個“哥倫比亞”超級計算機的處理器。
 
而“昴星”只用了十分之一的程度，模擬北大西洋海洋模式。
PHANTOM
 

 
航天飛機主發動機的低壓燃油泵誘導表面壓力
 幻影（Phantom）是一個用於葉輪應用三維，非定常（空氣動力學），全碼流速度的發展。
 
該代碼，書，用的廣義方程組，可以同時適用於氣體和液體。
(葉輪:既指裝有動葉的輪盤，是衝動式汽輪機轉子的組成部分。又指輪盤與安裝其上的轉動葉片的總稱。還指輪盤與安裝其上的轉動葉片的總稱。 )
最近，幻影代碼已被用來做流線性裂紋調查分析。
 
例如，分析了航天飛機主發動機的低壓燃油泵誘導表面壓力，液體氫運作等。
寫在最後
小編在為寫文章查閱NASA的資料時，發現了許多有價值的圖片和文字。
 
而很多天文和太空愛好者的相關創作也是非常有趣的。某些情緒也伴隨著瀏覽，昇華了……
 

  
在同溫層拍攝的地球景象
 誰能相信這是一個天文愛好者用自製航天器材拍攝的畫面？
 
而這個玩意成本只有500英鎊！

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