從神一到神十三，探索中國航天背后“神秘”力量

中國航天的成功，離不開無數(shù)航天工程師的努力和堅持，是他們把航天任務變成現(xiàn)實并成功完成階段性技術的突破。當然，成功的背后也少不了科技力量的默默付出。理論物理、高能物理、地球物理及天體物理提供了基礎計算數(shù)據(jù)；大氣環(huán)流及災害預測是最佳發(fā)射時間選取的重要組成因素。

除此之外，

高性能計算領域內的技術起到了舉足輕重的作用。

人工智能

解決了航天飛行任務規(guī)劃中涉及較為復雜的邏輯推理和眾多的約束條件。

材料分析

對航空航天器的制造有著重要作用，直接關系到整個探索任務能否順利完成。

仿真模擬

縮短了航天器的制作時間，使得連續(xù)發(fā)射成為可能。

本文將重點和大家聊聊航天、仿真模擬和云計算之間的關系。

航天、仿真模擬和云計算

航天器在宇宙空間中長期處于高真空、強輻射、失重的環(huán)境中，有的還要返回地球或者其他天體上著陸，經歷的環(huán)境相當復雜及惡劣。

為了保證航天器中的機械零件不會出現(xiàn)問題，需要不斷做實驗才能得到確切的結果，傳統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)需要科學家付出大量的精力來演算，但是這樣做

既費時又費力，也需要極大的資金支持。

在這種情況下，人們想到了計算機，因為計算機不僅計算速度快而且有著高精度。后來還出現(xiàn)了

專門用于仿真模擬的軟件

來模擬航天器發(fā)射之前各種可能出現(xiàn)的狀況。

比如有限單元法首先是應用于航空工業(yè)中結構的力學特性分析。發(fā)展至今天，已成為工程數(shù)值分析的有力工具?，F(xiàn)在的有限元分析軟件在航天領域發(fā)揮了重要作用，不僅可以進行結構的靜力學和動力學分析，也可以計算結構在熱載荷和聲載荷等作用下的應力應變分布情況。

有限元單元法的基本思想是將一個結構或連續(xù)體的求解域離散為若干個子域，并通過他們邊界上的節(jié)點相互聯(lián)結成為組合體。使用每一個單元內所假設的近似函數(shù)來分片地表示全求解域內待求得未知場變量。

以衛(wèi)星結構來說，每顆衛(wèi)星都設有結構分系統(tǒng)，衛(wèi)星結構的主要功能包括承受載荷、安裝設備和提供構型3個方面。在滿足衛(wèi)星結構、機構的功能要求和一般機械構件設計的特征外，還需要滿足6大設計特點，分別是盡量減小質量、利用有限容積、突出剛度設計、適應空間環(huán)境、保證高度可靠及滿足一次使用。

復雜的環(huán)境、高精度的設計及反復的實驗，這其中的計算量可想而知。

隨著技術的進步和對宇宙更深的探索，仿真模擬對計算資源和軟硬件配置的需求急速增長。

算力成為支撐仿真模擬的核心力量。

而在本地算力資源不足以支撐如此海量的計算量的情況下，

仿真模擬已進入以

云計算

為主導的世界。

通過云計算，可以在有限成本內，應用強大的硬件體系和豐富的軟件生態(tài)。對于仿真軟件來說，這可以極大程度地解決需要大量的數(shù)據(jù)處理、計算、存儲的問題。同時云計算平臺能夠大幅度地降低投入成本，不需要客戶花費大量的人力物力從 0 開始搭建。

北鯤云為HPC應用加速

北鯤云為工程機械、航空航天、汽車工業(yè)、新能源電池等領域的用戶提供專業(yè)的Cloud-HPC解決方案。目前已成功服務多家企業(yè)、科研所及高校。

某大型制造業(yè)公司正面臨著以下業(yè)務挑戰(zhàn)：

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總部與各分公司之間的異地管理、協(xié)同設計、數(shù)據(jù)共享以及業(yè)務流程和標準管理難

線下前后處理與到線上求解計算流程割裂

為了解決問題，該公司選擇了北鯤云超算平臺，北鯤云為該公司提供了

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審核編輯 黃昊宇