Constellation

AMBITO: Astronomia

STATO: NON ATTIVO

ATTACH: http://aerospaceresearch.net/constellation/

VOTO: ( N.P. )

Constellation è una piattaforma per progetti di ricerca che utilizzano PC connessi in rete per eseguire simulazioni nel campo della scienza e dell'ingegneria aerospaziale.
Questi i sottoprogetti:

TrackJack: ottimizzazione delle traiettorie di lancio per satelliti e sonde.
On The Moon: simulazioni riguardanti l'esosfera della superficie lunare.
Extreme Machine: analisi dei sistemi dinamici riferiti alle sonde mobili da esplorazione.

Per ulteriori informazioni visitate il thread ufficiale presente nel nostro forum.

Motivazione del progetto:

In particolare, nella simulazione ed ottimizzazione delle scienze aereospaziali, sono importanti minimizzare il peso della struttura, massimizzare la spinta o determinare l'affidabilità del sistema. Questi compiti numerici richiedono un alto livello di risorse e supporto hardware e la piattaforma Constellation offre la potenza del calcolo distribuito dai professionisti agli studenti per risolvere i loro problemi in un tempo adeguato senza il bisogno di mantenere un loro supercomputer o sistema cluster. In questo modo è possibile avere accesso alla potenza di elaborazione necessaria da una più ampia gamma di ricercatori che non sarebbero stati in grado di creare queste risorse a causa delle finanze, l'amministrazione e il funzionamento oppure per ragioni burocratiche. Lo scopo di Constellation è di accelerare la ricerca di base applicabile e legare i ricercatori con i cittadini e il pubblico.

Implementazione del progetto:

Come team di studenti accademici del DGLR (società spaziale tedesca) dell'Università di Stuttgart, Germania, hanno impostato un supercomputer distribuito che offre la potenza elaborativa dei singoli computer desktop inattivi dei volontari connessi ad Internet. Questa potenza di elaborazione accumulata è fornita per scopi di ricerca aerospaziale che università. istituti di ricerca privati e progetti normalmente non possono permettersi. Con questo approccio dimostrano la capacità di cooperazione sinergica di scienzati e persone comuni. A differenza dei classici supercomputer che hanno un alto costo d'acquisto, di manutenzione, di operazione e non più sono allo stato dell'arte dopo qualche anno, il loro computer è globalmente distribuito, si evolve continuamente e dinamicamente con un'alta eterogeneità in cui ognuno può partecipare con Windows, Linux o Mas OS X. Questa alta performance è utilizzata per risolvere compiti relativi all'ambito aerospaziale, come l'ottimizzazione di traiettorie (TrackJack). Constellation è nella sua fase finale di test e sarà reso pubblico nel prossimo futuro. Durante questa fase di test 550 macchine partecipanti generanno circa 120*10⁹ operazioni in virgola mobile per secondo (120 GFLOPS). Quando diventerà pubblico, si potrà assumere che l'ammontare delle macchine partecipanti incrementerà di 5000 volte con circa 10 TFLOPS in un anno (dati riferiti a RNA-World, un altro progetto di Rechenkraft.net e.V.). Il computer Constellation ha una prestazione notevole che è di gran lunga superiore ai cluster ad alte prestazioni, ed aumenta giornalmente. In questo modo centinaia di traiettorie possono essere simulate ed ottimizzate dipendentemente dalla complessità giornalieria dei lavori. Utenti che partecipano possono seguire il loro contributo in un'interfaccia ben organizzata. I risultati finali saranno spediti automaticamente e possono essere archiviati dagli scienzati dei sotto progetti. Operatività e manutenzione di questo sistema richiedono un dispendio di tempo durante il supporto agli utenti, che postano una varietà di questioni sul loro forum online, in modo che, oltre all'aspetto scientifico, ha anche una componente educativa molto interessante. (scienza e società).

Applicazioni:

Ci sono tre applicazioni come sottoprogetti sulla piattaforma Constellation.

TrackJack:

Simulazione traiettoria ascendente e ottmizzatore per sistemi di lancio e navi spaziali. L'origine di TrackJack è parte di una tesi universitaria in Ingegneria Aereospaziale all'Università di Scienze Applicate di Brema.

Per dettagli, contattare Andreas Hornig.

Ottimizzazione traiettoria 101

L'attuale versione di TrackJack è in grado di trovare una traiettoria ascendente (traiettoria di volo) per un razzo lanciatore nell'orbita bersaglio.

Questo è fatto in accordo con l'equazione del moto su un piano 2D. L'algoritmo di ricerca cambia il vettore di spinta, che controlla la traiettoria sterzante, e trova il miglior angolo di spinta per ogni passo temporale discreto. Questo è ripetuto per ogni passo temporale finché gli angoli vettoriali di spinta sono trovati per completare il tempo di volo e la funzione di controllo è formata.

La trovata funzione di controllo porta ad una traiettoria costante, tra i valori limiti esistenti, per le condizioni di partenza e destinazione ed è fatta nel rispetto delle condizioni, di turno, di gravità e resistenza aerodinamica. Questo è importante per minimizzare la spinta persa per la guida che non può essere utilizzata per diretta accelerazione traslatoria, perché la gravità piega la traiettoria del razzo. Solo per soddisfare la condizione di curvatura della gravità, ci sarebbe da piegare la traiettoria tangente in più regioni atmosferiche, dato che l'atmosfera porterà ad una elevata resistenza aerodinamica che decellererà il razzo. Così l'algoritmo di ricerca troverà una traiettoria che è un compromesso tra queste e altre condizioni.

Scopo scientifico e caratteristiche future

Lo scopo di TrackJack è di risolvere problemi di traiettorie ascendenti, interplanetarie e rientri.

Il primo passo sarà di validare i dati analizzati per la tesi universitaria da cui deriva questa applicazione per essere sicuri che l'applicazione BOINC porterà a risultati corretti.

Il passo successivo sarà di aggiungere nuove caratteristiche a TrackJack che permetterrano nuove traiettorie, come missioni interplanetarie e percorsi di rientro. Una delle prime caratteristiche aggiunte è trovare il profilo di spinta per la sonda di scandaglio che è stata progettata dal gruppo DGLR HyEnD - Hybrid Engine Development (Sviluppo motori ibridi). La massima altitudine di una sonda di scandagliamento è ottimizzata con una variegatura combinatoria del livello di spinta su punti di griglia discreti vicini alla velocità del suono (Ma =1).

L'applicazione

TrackJack è un'applicazione single-core che utilizza Java JRE (Java Runtime Enviroment) e la compressione di 7-Zip per l'applicazione e le workunit.

On The Moon (Sulla Luna) mira di simulare i processi che si verificano sulla Luna vicino alla superficie. È una simulazione su larga scala che punta a creare un modello totale del sistema lunare e compararlo con i dati raccolti dalla missione lunare Google Lunar X-PRIZE (GLXP).

Per dettagli contattare Sayandeep Khan.

L'idea dietro le macchine estreme non è di creare una enorme macchina di diversi milioni di tonnellate ma, piuttosto, di un dispositivo estremamente ottimizzato, sotto i dettami della meccanica classica, per eseguire specifici compiti.

Attualmente il progetto sta gestendo:

simulazione di una ruota, ottimizzandola per l'utilizzo in ambiente lunare. Da Lunakhod e le missioni Apollo è noto che, un rotolamento lento e una ruota deformabile danno il meglio nella regolite lunare, ma nessun modello dettagliato esiste. Questa ruota è stata sviluppata come parte degli sviluppi svolti dai team Synergy Moon e google lunar x prize.
L'altra idea è di testare i limiti della fisica classica. Sebbene probabilmente l'ultimo problema non risolto nella meccanica classica che conosciamo è la ricerca di una soluzione liscia dell'equazione NS in un flusso turbolento, un materiale extratterrestre potrebbe fornirci una nuova sfida. Il materiale lunare è relativamente meno denso del materiale terrestre.

Vogliono comparare i risultati, della loro simulazione, con quelli reali del MoonRover, che forse mostreranno le interazioni dei materiali in ambiente lunare per dargli un quadro più chiaro nella fisica classica.

Per dettagli contattare Sayandeep Khan.

Risultati:

Anche se un sacco di progetti aerospaziali sembrano fantascienza, molti pongono l'accento sul lavoro appicabile e fondamentale che influenzerà l'attuale ricerca. Così i partecipanti saranno coinvolti direttamente ed il successo nella ricerca potrà essere reimmessa nella communità per gratificare gli utenti. Ciò porta ad una buona atmosfera e ad una lunga partecipazione. Constellation, come piattaforma, lascerà apertamente ai sottoprogetti la scelta di pubblicare in parte, o complemante, i loro risultati.

Prospettive:

Attualmente l'infrastruttura BOINC Constellation utilizza il supporto workunit indipendenti. Le applicazioni sopra rispettano questo limite attraverso l'utilizzo di lavori divisi come workunit che non dipendono dal risultato di altre workunit.

Ma questi sono lavori aerospaziali, come nell'elaborazione della fluidodinamica (CFD), sono solamente fattibili quando i compiti completati sono risolti in parallelo per finirli in un tempo decente. Tuttavia Constellation sta lavorando, estendendo il sistema, combinando i vantaggi del sistema calcolo distribuito con quelli dei cluster paralleli per creare un cluster virtuale dove i nodi sono connessi via Internet.

Stanno lavorando, contemporaneamente, con il Volpex Group dell'Università di Houston per portare l'esecuzione parallela in Constellation e negli altri progetti BOINC e stanno esaminando anche MAGE dell'Università di Marburg come un possibile candidato addizionale.

Vogliono utilizzare l'esecuzione parallela per le analisi CFD. Vogliomo utilizzare OpenFOAM perché è utilizzato nella communità scientifica ed accademica, offre una vasta gamma di risolutori e la ragione principale è che la sua GNU General Public License permette l'utilizzo in un ambiente distribuito. Confrontando i più potenti programmi Ansys' CFX e FLUENT, utilizzano una licenza software proprietaria che rende difficile l'utilizzo al di fuori del contratto di licenza dato.

Per Constellation un'applicazione CFD è destinata ad essere utilizzata in aerodinamica e simulazione di stabilità, nell'analisi della combustione dei motori per micro-jet, jet, ramjet, scramjet, motori ad impulso detonativo, razzi, motori e molti altri. Vogliono aprire questo importante campo dell'esecuzione parallela per il calcolo distribuito.

Stato del progetto: progetto non attivo

Iscrizione libera.

Requisiti minimi: nessuno

Gli sviluppatori non segnalano requisiti minimi da rispettare.

Screensaver: disponibile non disponibile

Note o immagine

Assegnazione crediti: fissati per singola WU/ variabili in base al tempo di elaborazione

Quorum = 3 (se è >1 le WU dovranno essere convalidate confrontando i risultati con quelli di altri utenti).

Applicazioni e WU disponibili: vedi scheda "Link"

Cliccare sulle icone relative alle "Applicazioni"

e allo "Stato del server"

Sistemi operativi supportati: vedi scheda "Info tecniche"

Dati specifici sull'elaborazione: vedi scheda "Info tecniche"

Per ottenere dati sulla durata media dell'elaborazione, la RAM necessaria e la dead line, consultare la scheda "Info tecniche" qui a destra. Per informazioni particolareggiate (specifiche per applicazione e sistema operativo, intervallo di backup e crediti assegnati) rifarsi alla pagina dei risultati del progetto WUprop@home.

Problemi comuni: nessuno vedi elenco

Non si riscontrano problemi significativi.

Supporto al progetto: supportato

Per unirsi al team BOINC.Italy consultare la scheda "Link" qui a destra cliccando sull'icona relativa al "JOIN"