10月17日7時30分，搭載著“神舟十一號”載人飛船的長征二號FY11火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利發(fā)射升空。飛船進(jìn)入太空后，將和天宮二號空間實驗室進(jìn)行交會對接，形成組合體飛行30天，這將是我國迄今為止時間最長的一次載人飛行。
聯(lián)想自2012年與中國載人航天工程辦公室建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系以來，聯(lián)想服務(wù)器、工作站及網(wǎng)絡(luò)交換機在軌道計算、模擬仿真、航天器設(shè)計等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，承擔(dān)了大量重要的計算工作，為載人航天工程頂層決策提供了有力技術(shù)支撐。
更值得一提的是，在本次發(fā)射任務(wù)中，一臺聯(lián)想P系列移動工作站，也隨著神十一飛行組兩名航天員首次進(jìn)駐太空實驗室。該設(shè)備將作為航天員的工作和生活用機，為科學(xué)實驗信息采集、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)接入等提供支持。在工作間隙，航天員還可以使用移動工作站進(jìn)行娛樂，以及與地面上的家人開展視頻通話。
本次載人航天工程任務(wù)中，飛船飛行高度比之前“神十”的343公里軌道高了50公里。飛船進(jìn)入軌道后，在393公里高空，以每秒7.8公里的速度飛行，一天繞地球運行約16圈。期間有可能會面對太空垃圾、光照、磁暴、太陽風(fēng)等各種太空干擾，一顆黃豆大小的太空垃圾，就能造成箭毀人亡的慘劇。
因此，軌道計算在整個過程中尤為重要。聯(lián)想為中國載人航天工程總體仿真實驗室，提供了一套以聯(lián)想高性能計算系統(tǒng)(HPC)和 ThinkStation 圖形工作站為核心的仿真系統(tǒng)，使實驗室擁有了強大可靠的計算能力，從容應(yīng)對飛船和軌道的各種狀態(tài)所需的精確計算。
中國載人航天工程總體仿真實驗室
預(yù)計未來2-3天內(nèi)，天宮二號將與神舟十一號將迎來交會對接階段，共同搭建起“太空之家”。要保證兩個重達(dá)8噸多的飛行器嚴(yán)絲合縫地對接到一起，這對精度提出了非常高的要求。“神十一”飛船共配備12個平移發(fā)動機，每個發(fā)動機最小的噴射力度僅為1牛頓，可以從不同相位調(diào)整飛船的方向、速度和加速度，在運動過程中完成軌道的調(diào)整，精確度非常之高，確保最優(yōu)的軌道維持和最優(yōu)的變軌規(guī)劃。雖然航天器的操控日益自動化，但是航天員手控交會對接的訓(xùn)練必不可少。對接很容易出現(xiàn)三種相位偏差，一是左右上下的俯仰偏差;二是位置偏差;三是發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了姿態(tài)的偏離。
因此，航天員要在大量的模擬仿真訓(xùn)練中對這六個自由度的偏離進(jìn)行很好的把握。航天員在地面進(jìn)行交會對接的飛行仿真對接，后臺模擬控制系統(tǒng)需要實時測量位置姿態(tài)、從傳感器讀取數(shù)據(jù)，并對讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，變成控制量輸出，在此期間要把上百個環(huán)節(jié)做成數(shù)學(xué)模型，利用聯(lián)想服務(wù)器算出正確的軌道和相對的空間位置并進(jìn)行實時在線監(jiān)控，這對服務(wù)器和圖形工作站可靠性和計算性能提出了極為嚴(yán)苛的要求。
天宮二號與神舟十一號對接模擬圖
神舟十一號載人飛船和長征二號FY11火箭都是經(jīng)過大量空氣動力學(xué)和材料學(xué)的計算設(shè)計而成，而這個過程中，風(fēng)洞試驗是航天器設(shè)計中不可缺少的部分。但物理風(fēng)洞存在著設(shè)計周期長、代價高的問題，而仿真風(fēng)洞則很好地解決了這個問題，在計算機上建立一個集流體動力學(xué)計算、可視化以及三維交互等功能于一體的基于虛擬環(huán)境的風(fēng)洞模型，這樣可以在理論計算和分析的基礎(chǔ)上動態(tài)模擬分型部件在風(fēng)洞中的實際情況，從而不斷修改、優(yōu)化部件形態(tài)。
這個過程中，后臺聯(lián)想高性能計算系統(tǒng)需要進(jìn)行高負(fù)荷的密集運算來模擬物理風(fēng)洞實驗的條件，而前臺的工作站則進(jìn)行實時渲染，生成可視化界面，除了需要強大的性能支持外，也需要穩(wěn)定可靠的品質(zhì)，避免宕機風(fēng)險。仿真風(fēng)洞實驗的應(yīng)用，節(jié)省了大量實驗經(jīng)費，也大大縮短了計算周期，提高了航天器設(shè)計的可靠性。
搭載神舟十一號飛船的長征二號火箭