日本宇宙航空機構(JAXA)設計出火星無人機並啟動超級航空計算機

日本宇宙航空機構(JAXA)設計出火星無人機並啟動超級航空計算機

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)宇宙科學研究所的大山聖準教授和日本航空技術部門的杉浦正彥研究開發員們的研究小組,設計了火星探查用無人機。與日本東北大學、東京都立大學、工學院大學等的共同研究。以火星表面的地下空洞中的飛行探查為目的,目標是在2030年代實現火星探查的實用化。一次飛行加上水平、垂直移動的最大飛行距離為1公里。美國航空航天局(NASA)飛行實驗的火星直升機的3倍以上的距離。

日本宇宙航空機構(JAXA)設計出火星無人機並啟動超級航空計算機

JAXA

是日本宇宙航空研究開發機構(Japan Aerospace Exploration Agency)的英文簡稱,是負責日本的航空、太空開發事業的獨立行政法人。其工作包括研究、開發和發射

人造衛星

,小行星探測以及未來可能的登月工程。現如今正在積極參與美國NASA制定的火星探測計劃。

火星上有一個直徑和深度約100-200米的垂直孔洞,後面還有一個洞穴。地下洞穴溫度恆定,受輻射影響較小,預計可以找到生物的蹤跡。但是,漫遊車(探索車)很難進入,需要小型飛機進行探索。該研究小組設計了一種形狀像多旋翼的火星無人機。通常,當轉子的轉速接近1馬赫時,會產生衝擊波,飛行變得困難。然而,透過模擬表明,即使轉子轉速變得更快,也不會產生衝擊波。

日本宇宙航空機構(JAXA)設計出火星無人機並啟動超級航空計算機

最初,有效載荷(裝載量)設計為 1。1 公斤,因此轉子的轉速為 0。77 馬赫,不受衝擊波的影響。模擬結果表明,有效載荷可以增加到1。9公斤,搭載了自動充電裝置和保溫功能,可以多次飛行探查。另外,還採用了薄翼前後緣為銳角的翼型,1次飛行約1公里。火星的重力大約是地球的三分之一。然而,由於大氣密度低,升力為1/100,飛行需要33倍於地球的升力。因此,無人機設計難度大,飛行難度大。

同時,JAXA將開始全面啟動專門從事航空航天研究的超級計算機(supercomputer)系統“JSS3”。 大約進行了6年左右的潛心研究,主系統性能較常規機型提升約5。5倍,可適應機器學習,365天24小時不間斷執行一年。預計將用於2021年推遲發射的大型核心火箭“H3”的發動機燃燒模擬。

日本宇宙航空機構(JAXA)設計出火星無人機並啟動超級航空計算機

在高效能計算國際會議“SC20”公佈的超級計算機效能排名TOP500中,被評價為擁有世界第19名、日本第3名的能力。與其他領域相比,航空航天領域的計算量較大,因此有望提高研究效率。

JSS3的主要裝置安裝在調布航空航天中心(東京都調布市)。主計算系統的理論計算效能預計為19。4 petaflops(peta為1000萬億,flops為浮點計算能力)。通用計算系統將計算處理裝置的數量增加到四個,以支援各種計算。它支援將計算結果轉換為影象和影片的“視覺化”,以及使用深度學習和人工智慧(AI)的計算。與日本筑波航天中心(茨城縣筑波市)的通用計算系統合作,實現一年365天24小時不間斷執行的“不間斷執行系統”。

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預計將用於H3火箭的研發,從而解決導致發動機燃燒試驗延期的問題。 JSS3 將在 2021 年 2 月底之前與傳統型號並行執行,並將從同年的3月開始獨立執行。

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