Александр 4110 Шаенко (экс-инженер Dauria Aerospace, ныне руководитель краудсорсингового спутникового проекта «Маяк») и Степан Тезуничев пишут открытое программное обеспечение для моделирования теплового режима спутников.
Репозиторий здесь .
До этого Саша написал диссертацию - «Метод решения задачи лучистой теплопередачи без матрицы угловых коэффициентов» ( Тезис , абстрактный ).
Код здесь .
(он на VB.NET, медленный, но работает и даже документация есть) Космические инженеры используют метод Монте-Карло и вдруг до них дошло, что, видимо, система дифференциальных уравнений является стохастической, поскольку часть из них получена методом случайных испытаний.
Ребята хотят написать алгоритм, который бы решал систему дифуров как можно быстрее, в связи с чем им нужен совет математика, специализирующегося на численном решении стохастических дифференциальных уравнений.
Ребята, кажется, решили главную трудность, построив массово-параллельный алгоритм расчета пути излучения методом Монте-Карло на CUDA. Теперь они хотят использовать подходящий метод интегрирования по времени для интеграции своей системы, которая имеет большую размерность, около 100 тысяч неизвестных и является жесткой.
Обычные явные методы требуют слишком малого шага по времени, а неявные методы требуют многократного вычисления правой части, что требует больших ресурсов.
Поэтому необходимо найти или построить такой метод интегрирования, который бы подходил для данной совокупности требований и позволял бы быстро производить расчеты.
Зачем это нужно?
Сейчас в России и в мире в целом нет открытого программного обеспечения, которое было бы адаптировано для расчета теплоотдачи спутников.Те коммерческие, которые существуют, стоят десятки и сотни тысяч долларов и недоступны обычным людям.
Есть, конечно, открытые коды просто для расчета теплоотдачи, но чтобы использовать их для полноценного расчета любого реального спутника, нужно изрядно потанцевать.
Вы скажете, что обычным людям они не нужны, но это только до тех пор, пока вы не захотите открыть свою собственную компанию по созданию небольших спутников.
У большинства отечественных частных космических компаний нет денег на такое программное обеспечение, как и у многих иностранных.
Что, если вы студент, проектирующий собственный спутник для курса или дипломного проекта? Пробной версии на 30 дней может быть недостаточно.
Что, если вы хотите понять лучистую теплопередачу? Или использовать хорошую реализацию трассировки лучей для других приложений? Словом, приложений будет много, и не только космических.
Т.
Х.
О.
Р.
И.
У.
М.
Идея TH.H.O.R.I.U.M. Шаенко родился еще в 2007 году на конференции IASS в Венеции и развивался, думая об автоматизации расчетов прочности перехватчиков для пассажирского самолета 787 в московском филиале Boeing. 
" Радиоастрон "
В то время Александр был аспирантом Астрокосмического центра Физического института имени Лебедева.
Лебедева.
Там в это время заканчивали делать космический телескоп «Радиоастрон» и думали о «Миллиметроне».
" Миллиметрон "
В «Миллиметроне» пришлось поддерживать большое 10-метровое зеркало при температуре около 4 К (-269 С) в течение нескольких лет. Для этого зеркало планируется разместить в тени многослойного зонта из металлизированной полимерной пленки, который защитит деликатное оборудование от теплового излучения Солнца и Земли.
Зонт называли «тепловым щитом».
Американский конкурент JWST, космический телескоп Джеймса Уэбба, имеет точно такой же телескоп.
Реальная форма теплозащитного экрана — это скомканные двадцатиметровые панели пленки с небольшим расстоянием между ними.
Это означает, что вам необходимо правильно смоделировать каждую более-менее большую складку, чтобы понять, как между ними будет распределяться тепло.
Кроме того, разные слои имеют очень разную температуру – примерно от +100 С на слое, освещенном Солнцем, до -223 С на слое, обращенном к зеркалу.
При таком разбросе свойства материалов сильно изменились.
Существующие расчетные коды не позволяли все это учесть и поэтому на свет появился T.H.O.R.I.U.M. — Итерационный универсальный модуль термооптического излучения.
В его основе лежат две идеи, возникшие в конце 2007 года:
- Для расчета хода излучения в трехмерной графике разработано множество программных и аппаратных средств, а поскольку в космосе внешний теплообмен сияющий , то вы сможете использовать наработки из графиков при расчете теплоотдачи.
- Если вы хотите рассчитать сложные конструкции с большим количеством элементов в модели, то вам не следует перед началом расчета запоминать, какие элементы с какими обмениваются излучением.
Выгоднее рассматривать это на каждом этапе интегрирования.
«Миллиметрон» был спасен, а T.H.O.R.I.U.M. зажила своей собственной жизнью, помогая разрабатывать системы терморегулирования (TCMS) для небольших устройств.
Например, с его помощью были спроектированы СОТР DX1 и МКА-Н — малые приборы «Даурии».
Видео старого T.H.O.R.I.U.M. с Даурьевским МКА-Н 
DX1 на Т.
Х.
О.
Р.
И.
У.
М.
С математической точки зрения, T.H.O.R.I.U.M. решает систему дифференциальных уравнений нестационарной радиационно-кондуктивной теплопередачи с учетом изменчивости теплофизических и термооптических характеристик материалов.
Эти уравнения выглядят следующим образом: 
Где
с я — удельная теплоемкость i-го элемента; ρ я — его плотность; В я — объем элемента; Т я — температура элемента; т — время; Н я н — количество элементов, имеющих общую грань с i-м элементом; Кн к я — мощность, передаваемая от k-го соседа i-го элемента за счет теплопроводности; С я — площадь i-го элемента; Це я — плотность уходящего лучистого потока i-го элемента; Qr ij — мощность, передаваемая от j-го элемента к i-му элементу посредством излучения; N – количество элементов в модели; Qr дж м — мощность излучения, излучаемого m-м внешним источником и поглощаемого i-м элементом; М – количество источников радиации; Ци я п – тепловыделение от p-го внутреннего источника тепла в i-м элементе, P – количество внутренних источников тепла.
Число N может быть больше 10. 5 , свойства элементов и граничные условия могут очень резко меняться со временем, например, когда вы включаете какой-то прибор или выходите из тени на Солнце, вам необходимо проинтегрировать 10-20 витков, что составляет около 120 000 секунд. Так что поиск хорошего метода интеграции такой системы был бы очень полезен для авторов, космонавтики и техники в целом.
Если вам интересно, пишите в комментариях или напишите Александру - [email protected]. Теги: #космос #численные методы #спутники #TH.H.O.R.I.U.M. #открытый исходный код #Алгоритмы #математика #Промышленное программирование
-
Карманный Офис Vnc Pro
19 Oct, 24 -
По Эту Сторону Баррикад
19 Oct, 24 -
Представлен Бюджетный Смартфон Htc Explorer
19 Oct, 24 -
Знакомство С Flex 3
19 Oct, 24 -
Операционная Система На Ваш Выбор...
19 Oct, 24 -
Jedi — Библиотека Автодополнения Для Python
19 Oct, 24 -
Рктфэ 2009
19 Oct, 24
