观看 NASA 的超级计算机模拟阿波罗 12 号登月

对于 NASA 具有历史意义的阿波罗任务，事后看来并不十分准确。例如，阿波罗 12 号着陆器于 1969 年 11 月 19 日 6:35:25 UTC 成功登陆月球。然而，宇航员着陆时月球环境的变化并没有记录下来，而且附近的岩石、碎片和月球风化层与着陆器发动机的超音速气体爆发之间的反应的具体细节也没有记录下来。而且，鉴于月球引力和地质条件的显著差异，更不用说月球完全没有大气层，在地球上物理复制阿波罗 12 号的历史性时刻是不可能的。

这对 NASA 来说尤其成问题，因为它仍在为宇航员在 2025 年重返地球卫星的计划做准备，而这还是在阿尔特弥斯计划期间。将人类送上月球表面的登陆器将比阿波罗计划中的登陆器强大得多，因此为字面和比喻意义上的影响做好规划是绝对必要的。为此，位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心的 NASA 研究人员正在依靠该机构的 Pleiades 超级计算机来帮助模拟之前的登月——具体来说，就是阿波罗 12 号的未记录信息。

正如 NASA 本周早些时候详细介绍的那样，一个由计算机工程师和流体动力学专家组成的团队最近设计了一个程序，能够准确重现阿波罗 12 号的羽流-表面相互作用 (PSI)，即着陆喷气机和月球地形之间的相互作用。据该机构称，Pleiades 超级计算机在数周的模拟过程中生成了数 TB 的数据，这些数据将有助于预测 NASA 载人着陆系统、商业月球有效载荷服务甚至未来可能的火星着陆器的 PSI 情景。

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美国宇航局最近在科罗拉多州丹佛举行的年度国际超级计算会议 SC23 上展示了其中一个模拟——阿波罗 12 号着陆。在这段大约半分钟的模拟片段中，该团队依靠一种名为气体颗粒流求解器 (GGFS) 的模拟工具。该程序既能够模拟相互作用以预测风化层陨石坑，也能够模拟着陆器周围扬起的尘埃云。

根据该项目的会议描述，GGFS 利用其最高保真度可以“模拟微观风化层颗粒相互作用，其颗粒大小/形状分布在统计上复制了实际风化层。”然而，为了在“当今的计算资源”上最有效地运行，该模拟仅考虑了一到三种潜在的颗粒大小和形状。

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在发动机关闭前最后半分钟的下降近似值中，特别包括对剪切应力或影响表面区域侵蚀程度的横向力的描述。在视频中，低剪切应力用深紫色表示，而高剪切应力区域则用黄色表示。

未来，该团队打算优化该工具的源代码，同时整合更多的计算资源。这样的升级将允许更好、更高保真度的模拟，以微调 Artemis 着陆程序，并可能规划远离月球表面的着陆任务。