Technológia az űrből: hogyan mentette meg a digitális iker az Apollo 13-at
"Houston van egy kis problémánk." Sokan ismerik ezt
Az Apollo 13 repülésének első két napjacsendesen, néhány apró meglepetéstől eltekintve – közölte az űrügynökség. Az ügyeletes operátor, Joe Kerwin még azt is mondta: "Itt meg fogunk halni az unalomtól." De ez volt az utolsó alkalom, hogy valaki az unalmat említette.
Néhány perccel az ülés utánfelrobbant az oxigéntartály. Körülbelül abban a pillanatban hangzott el a híres mondat: a személyzet jelentette a problémákat a NASA kollégáinak. Az űrhajósok azt látták, hogy egy oxigéntartályból származó gáz nagy sebességgel került az űrbe. Az érzékelők később a három üzemanyagcella közül kettő elvesztését mutatták. A küldetés problémái ezzel nem értek véget, úgy döntöttek, hogy felhagynak a holdraszállással. A Földön maradt mérnökök fő feladata az volt, hogy sürgősen kitalálják, hogyan lehet megmenteni a tőlük több mint 320 ezer km-re található legénységet.
Bármilyen rossz döntés oda vezethethelyrehozhatatlan következményekkel járt, ezért mindenképpen cselekedni kellett. A NASA szakembereinek 15 szimulátor állt a rendelkezésére, amelyekkel űrhajósokat és irányítókat képeztek ki, különféle forgatókönyveket dolgoztak ki, beleértve a hibákat is. Gene Krantz, a NASA repülési igazgatója elmondta, hogy a teljes űrprogram egyik legösszetettebb technológiája a szimulátorok. A képzés során csak a legénység, a pilótafülke és a vezérlőpultok volt az igazi. Megjegyezte, minden más virtuális, amelyet "sok számítógép, sok képlet és képzett ember" hozott létre.
Houston, volt egy problémánk.#TDIH 1970, egy oxigéntartályban történt robbanás megrongálta az #Apollo13 űrszondát, így a legénység körbe kellett kerítenie a Holdat, és holdraszállás nélkül visszatérni a Földre. pic.twitter.com/ye0JmwnejX
— Nemzeti Légi és Űrmúzeum (@airandspace) 2021. április 13
Visszaküldeni a legénységet a Föld központjábaa vezetőségnek ki kellett találnia, hogyan navigáljon egy súlyosan megsérült hajón olyan konfigurációban, amely nagyon különbözik attól, amelyre a számításokat eredetileg készítették. A csapatnak új módokat kellett találnia az energia, az oxigén és a víz megtakarítására, ki kellett találnia, hogyan indítsa újra a parancsmodult, amelyet nem az űrben való leállásra terveztek.
Maga a szimulátor, akár azzal együtt isMinden számítógépes rendszer nem nevezhető teljes értékű digitális ikertestvérnek. De a NASA csapatának működése összehasonlítható a doppelgangerek munkájával: a mérnökök szimulátorok segítségével különböző forgatókönyveket szimuláltak, amelyek segítettek nekik kiválasztani a megfelelő stratégiát a legénység visszaküldéséhez. A szakértők felsorolják azokat a tényezőket, amelyek miatt a NASA által az Apollo 13 legénységének megmentésére használt rendszer digitális iker prototípusnak tekinthető.
- A digitális ikrek akkor a leghasznosabbak, haközvetlen emberi befolyás számára hozzáférhetetlen fizikai tárgyakkal kapcsolatos. Állandó visszajelzést igényelnek a fizikai objektumtól az információk frissítéséhez és a döntések meghozatalához. Az Apollo 13-ban a kommunikáció játszotta ezt a szerepet;
- Egy digitális ikernek elégnek kell lennierugalmasan reagál a hozzá kapcsolódó fizikai objektum változásaira. A NASA néhány óra alatt átkonfigurálta a szimulátorokat, hogy újra létrehozzon egy olyan konfigurációt, amelyre nem tervezték;
- Az Apollo 13 küldetésnek nem volt digitáliskettős: az űrügynökség 15 különböző szimulátort használt a különféle részletek kiszámításához. A modern digitális ikrek is számos, egymással kölcsönhatásban álló modellből állnak.
A NASA most digitális ikreket használajánlások, ütemtervek és új generációs hajók kidolgozása. „A digitális iker végső célja hardver létrehozása, tesztelése és felépítése virtuális környezetben. Csak akkor hozzuk létre fizikailag, ha olyat kapunk, ami megfelel a követelményeinknek. Ugyanakkor szükségünk van arra, hogy az objektum érzékelőkön keresztül kapcsolódjon a digitális ikerhez, és hogy a digitális iker minden információt tartalmazzon az objektumról” – magyarázza John Vickers, a NASA munkatársa.
Hol a Földön használhatók a digitális ikrek?
A digitális ikrek segítenek a tervezésbenpróbáljon ki több forgatókönyvet előre – virtuális modellen, nem fizikai objektumon. Az ikrek segítségével növelhető az épület energiahatékonysága, optimalizálható az éghajlatra gyakorolt hatás, valamint információhoz juthatunk a létesítmény terheléseiről, meghibásodásairól. És nem mindegy, hogy milyen tárgyról beszélünk - szerszámgépről, repülőgépről vagy épületről. A klasszikus szimulációkkal ellentétben a digitális ikrek valós idejű adatokat használnak. Ezenkívül a szimulátor egy folyamatot tanulmányoz, és az iker különböző számú szimulációt futtathat a számításokhoz.
A digitális iker technológia pl.Siemenst használ. A cég ezeket használja gázturbinák, üzemi műveletek vagy új épületek, például svájci központja tervezésére. A technológia segített létrehozni a Solo háromkerekű elektromos járművet a kanadai induló Electra Meccanica cégtől. A mérnökök korábban már tesztelték és optimalizálták az autó összes elemét digitális ikrekkel.
Hol használják a digitális ikreket?
- Az iparban épületek, technológiai folyamatok, sőt egyedi termékek digitális ikerpárjai jönnek létre;
- Az autógyártók felhagynak az új autómodellek töréstesztjeivel, és ezeket virtuális tesztekkel helyettesítik;
- В строительной отрасли распространение BIM technológiákat kapott. Segítségükkel modellt készíthet egy új közlekedési csomópontról, és megnézheti, hogyan oszlanak meg a forgalom, szimulálhat egy új forgalmi mintát a gyalogosok számára a metró közelében, és értékelheti, hogy ez mennyire hatékony és felgyorsítja-e a forgalmat.
Kinek vannak digitális ikrei Oroszországban
Oroszországban a tárgyak digitalizálása ennek köszönhetően ismerta "Yandex" és a Google mobil laboratóriumai, amelyek körbeutazzák a városokat és panorámaképeket készítenek. Az utak és épületek digitális másolatainak elkészítése már régóta megkönnyíti az emberek életét, lehetővé téve az útvonaltervezést, a forgalmi dugók és a javítások nyomon követését az út során. De ez csak a jéghegy csúcsa – a párosok segíthetnek a bonyolultabb navigációban.
A digitális ikrek fejlesztését Oroszországban aRostec és GLONASS. A cégek közös projektet indítottak, melynek során videórögzítőkből gyűjtik az adatokat, és kombinálják azokat a közúti infrastruktúra matematikai modelljével (ugyanaz a digitális iker) és a forgalmi kamerák adataival. A mesterséges intelligencia (AI) elemzi ezt a képet, és összehasonlítja az eredményeket a biztonsági előírásokkal - az úttest szélességével és a sávok számával, az útjelző táblák és a közlekedési lámpák elhelyezkedésével. A program minden útszakaszhoz minősítést rendel, és javaslatokat tesz annak javítására.
Az AI már csaknem 3000 kilométernyi utat elemzett az Orenburg régióban, és megtalálta a legveszélyesebb szakaszokat.
Mit lehet tenni digitális eszközökkel:
- csökkenti a forgalmi torlódásokat;
- figyelemmel kíséri az időjárási és környezeti feltételeket;
- az erőforrások hatékonyabb felhasználása;
- szimulálja a közúti infrastruktúra új elemeinek építését;
- számítási lehetőségeket a pilóta nélküli járművek mozgásának megszervezésére.
Egy másik orosz projekt a mobila Digital Roads cég laboratóriumaiban. Automatizálják és felgyorsítják az úthálózati objektumok digitalizálásának folyamatát, így az infrastruktúra minden változással valós időben jelenik meg. A rendszer 10 cm-es pontossággal tudja rögzíteni az objektumok helyét, meghatározni a méretüket és még azt is le tudja olvasni, ami rá van írva. A fejlesztés tárgyilagos képet ad az infrastruktúra állapotáról, és elősegíti az összes objektum és a velük végbemenő változások alapos számbavételét.
Mobil laboratóriumok hálózata ésA DVR-ek naponta akár 150 km-t is tudnak olvasni. A rendszer digitalizálja az objektumokat, jelenti az új és ideiglenes objektumokat, javítja a sérüléseket. A platform tárolja és elemzi állapotuk történetét, ellenőrzi a reklámtáblákat, sőt forgalomszervezési projekteket is készít.
Kinek kellenek digitális ikrek?
A digitális ikrek nagyon hasznosak, de nemminden folyamat és vállalat. Egyes esetekben egy objektum virtuális másolatának elkészítése megnöveli annak költségeit, de nem hozza meg a kívánt eredményt – vélik az IBM szakértői.
A kutatók szerint az iker használatafizikailag nagy és összetett projektekhez szükséges, mint például épületek, hidak, sugárhajtású turbinák, autók és repülőgépek. A technológia hasznos lesz az energiaipari vállalkozások és iparágak számára.
A digitális ikrek piaca gyorsan bővül ésmég legalább néhány évig tovább fog növekedni, számítanak a szakértők. 2020-ban ezt a piacot 3,1 milliárd dollárra becsülték, 2026-ra pedig egyes elemzők szerint elérheti a 48,2 milliárd dollárt is.Sok cég és kutatóintézet csak a közelmúltban mérte fel erejét. Most szimulált nagyszabású eseményeket akarnak tesztelni - globális pénzügyi válságokat, háborúkat vagy akár embereket.
Olvass tovább
A legnagyobb és legerősebb szélgenerátor építés alatt áll. 20 ezer háznak biztosít energiát
Az atomóra kísérlete megerősíti a gravitációs vöröseltolódást
A távoli tüdőszűrés ugyanolyan hatékony volt, mint a szemtől-szembe végzett vizsgálat