Flexcompute تطلق أداة جديدة لتسريع محاكاة فحص الأمان للعمليات القريبة في الفضاء

طورت شركة Flexcompute طريقة أسرع لمحاكاة تأثير غازات محركات الصواريخ على المركبات الفضائية القريبة أثناء تشغيلها في المدار. أطلقت الشركة أداة جديدة تُعرف باسم "التوأم الفيزيائي"، مصممة خصيصًا لتأثيرات غازات الفضاء، مدعومة بنموذج "العالم الفيزيائي". وفقًا لما ذكرته الشركة، تهدف هذه الأداة إلى مساعدة فرق المهام في إجراء عمليات الاقتران المعقدة والعمليات القريبة (RPO)، مثل التوصيل الذاتي، وصيانة الأقمار الصناعية، والتزود بالوقود في المدار. تقوم الأداة بتقييم المخاطر الناتجة عن غازات المحركات على المركبات الفضائية القريبة (القوى، والتسخين، والتآكل، والتلوث).

تتطلب الطرق الحالية للمحاكاة عدة أيام لحساب هذه التفاعلات الجزيئية المعقدة، لذا فإن هذا التطور الجديد يحمل أهمية كبيرة.

المزايا التقنية للأداة الجديدة

عمليات التوصيل الآمنة في الفضاء تواجه عمليات الفضاء التجارية مثل التوصيل الذاتي، وصيانة الأقمار الصناعية، والتزود بالوقود في المدار مخاطر كبيرة نتيجة تأثيرات غازات المحركات. يمكن أن تجعل غازات المحركات المركبات الفضائية القريبة غير مستقرة، أو تتسبب في تلف السطح الخارجي، أو تحجب أجهزة استشعار الملاحة. سابقًا، كانت الطرق المباشرة لمحاكاة مونت كارلو (DSMC) تُستخدم لتوقع هذه الاصطدامات الجزيئية عالية السرعة. تتطلب DSMC موارد حسابية كبيرة، مما يحد من قدرة فرق المهام على اختبار مسارات الطيران المحدودة. تقدم Flexcompute حلاً جديدًا للتغلب على هذه القيود الحسابية.

تقلل هذه الأداة من التأخيرات الحسابية الطويلة، مما يساعد المهندسين ووكلاء الطيران الذاتي المدعومين بالذكاء الاصطناعي على محاكاة مئات العمليات القريبة في وقت قصير جدًا. تُعرف هذه التقنية باسم "الفيزياء المميزة". يجمع النظام بين الشبكات العصبية وحل بولتزمان الجديد ضمن إطار موحد، مما يوفر دقة بمستوى DSMC بسرعات غير مسبوقة.

تستند بنية Flexcompute مباشرة إلى القوانين الفيزيائية، مما يتجنب ضعف نماذج الذكاء الاصطناعي التقليدية عند مواجهة حالات غير مألوفة. يمكن للبرنامج التكيف الفوري مع الأشكال الهندسية الجديدة للمركبات الفضائية وتسلسلات الإطلاق دون الحاجة إلى إعادة التدريب.

إمكانات التطبيق المستقبلية

قال نائب رئيس دمج الذكاء الاصطناعي في شركة نورثروب غرومان، هان بارك: "تتمتع طريقة Flexcompute للفيزياء المميزة بإمكانات لزيادة سرعة التحليل بمعدل يصل إلى 200 مرة مقارنةً بمحاكاة مونت كارلو المباشرة، مما يمكننا من استكشاف مجموعة أوسع من سيناريوهات تفاعل الغازات لدعم احتياجات المهام." وأضاف: "بالنسبة لعمليات الاقتران والتزود بالوقود، فإن نورثروب غرومان تقود وتنفذ عمليات فضائية ديناميكية غير مسبوقة، مما يعني أنه يمكننا تحليل المزيد من مسارات الاقتراب وتسلسلات الإطلاق، ورؤية كيف ستؤثر كل حالة على المركبات الفضائية المعنية."

تحسين السرعة بمعدل حوالي 200 مرة تجعل هذه القفزة بمعدل 200 مرة الاختبارات الحسابية النادرة والمكلفة روتينية. قلل البرنامج من متطلبات الحسابات، حيث خفض وقت معالجة كل حالة إلى 0.4 ساعة GPU فقط (أقل من ثلاث دقائق على GPU واحد)، بينما تتطلب إعدادات DSMC المختلطة 78 ساعة CPU. لم يؤثر هذا السرعة العالية على الدقة. مقارنةً بالمعايير التقليدية للمحاكاة، كانت نسبة خطأ حساب القوة الإجمالية للأداة أقل من 3.5%. على وجه التحديد، كانت قياسات الدفع الفيزيائي للمركبة الفضائية (القوة المحورية) تختلف عن النموذج القياسي بمعدل لا يتجاوز 2.84%، بينما كانت تقديرات تأثير الحرارة (التدفق الحراري) ضمن 3.35%.

وفقًا لما ذكره الرئيس المشارك لشركة Flexcompute، فيرا يانغ، فإن هذه الأداة الخاصة بغازات الفضاء ليست سوى بداية. تعمل الشركة بنشاط على نشر سلسلة التوائم الفيزيائية في صناعات أخرى، تغطي مجالات متنوعة بدءًا من ديناميات الجسيمات المدارية إلى التشوهات الدقيقة في التعبئة المتقدمة لأشباه الموصلات.

في مهام الفضاء، تعتبر الثقة أمرًا حاسمًا. تمكن Flexcompute الفرق من إجراء اختبارات ضغط لكل عملية قبل الإطلاق، مما يوفر دورات حسابية ويبني بنية رقمية للبنية التحتية المدارية المستقبلية.

كيف تغير التقنية الجديدة سلامة العمليات الفضائية

لا تسرع الأداة الجديدة من Flexcompute سرعة المحاكاة فحسب، بل تقلل أيضًا بشكل كبير من متطلبات الحسابات، وهو أمر حيوي للعمليات الفضائية التجارية. مع زيادة تعقيد مهام الفضاء، فإن القدرة على تقييم تأثير غازات المحركات على المركبات الفضائية بسرعة ودقة ستعزز بشكل كبير سلامة وكفاءة المهام. علاوة على ذلك، فإن التطبيق الناجح لهذه التقنية قد يدفع الابتكار في صناعات أخرى، مما يظهر إمكاناتها الواسعة.