當長征系列運載火箭直沖雲霄時，你想到的是什麼？
是嫦娥奔月，是技術革新，是一望無際的星空，是偉大的航天員
還是流浪地球中用火箭推進太空天梯的科幻場景 我
想到的是運載火箭行業背後的高性能計算
……
是無數次的計算模拟
是一次次仿真測試
運載火箭成功的那一刻，是無數個資料支撐的成功！
下面分享全球小型運載火箭的領先開發商Firefly Aerospace的高性能計算案例。
公司簡介：
Firefly Aerospace（螢火蟲太空公司）于2017年創立，是全球小型運載火箭的領先開發商。
公司發展前景：
1.Firefly正在開發一系列運載火箭和太空飛行器，以及提供領先的可負擔、便捷性和高可靠性的行業服務。
2.Firefly的運載火箭利用通用技術制造基礎設施、提高發射能力和提供低地球軌道（LEO）發射的解決方案，可以最低的成本在小型起重級别中裝載大約10公噸的有效載荷。
3.結合Firefly的太空飛行器，如軌道轉移飛行器和Genesis着陸器，Firefly為航天工業提供了一個完成月球表面或更遠任務的一站式服務點。
運載大型通信衛星和小型通信衛星的火箭價格十分昂貴，衛星的所有者一般無法支付運載火箭的全價。但是Firefly開發出的Alpha火箭解決了這個問題，Firefly也是以成名。
Firefly Alpha是一種小型衛星發射器，可以将1000公斤重物部署到近地軌道。然而，由于火箭元件的制造成本非常高，并且通常隻能在實際飛行中進行測試，是以火箭元件需要極其精确的模組化，不能出現任何錯誤。此外，火箭元件模拟非常複雜且需要密集的計算資源。是以，Firefly需要像HK-Nimbix這樣的HPC合作夥伴的資源、靈活性和可靠性對其提供支援。
虹科提供的Nimbix（HK-Nimbix）高性能計算套件是一套靈活且安全的即服務高性能計算 (HPC)解決方案。這種面向雲中的HPC、AI和Quantum的即服務模型為客戶提供了通路最廣泛的HPC和高性能計算産品組合的權限—從硬體到裸機即服務，再到先進計算的民主化、是跨公共和私有資料中心的雲。
挑戰
1.原有HPC無法快速疊代、調試和改進火箭設計：由于Firefly火箭模拟所需的資料量、帶寬和核心數量龐大，原有HPC供應商的基礎設施和接口使研發團隊難以快速疊代、調試和改進其設計。Lightning發動機的噴嘴延伸部分就是這種情況，它是火箭發動機的一部分，隻有在發動機進入太空時才會使用。
2.設計精度難以達到最佳：在真空室中運作大型火箭發動機既困難又昂貴，是以噴嘴延伸等部件僅在飛行中進行測試——這意味着發射的成功或失敗可能取決于設計的精度。是以，為確定最佳設計，Firefly需要随時可用、高度可擴充且易于使用的計算資源，使得他們能夠在最短的時間内開啟新作業，并且無論火箭規模如何，他們隻需為其實際使用的資源付費。
McKinnon說：“一次模拟可能涉及求解具有六個未知數和一億個資料元素的六個方程，而每次疊代求解6億個方程通常需要一萬個核心。是以，我們不能坐以待斃，僅僅隻在隊列中等待計算資源。我們需要一家能夠解決數量、頻率和大量計算能力的HPC供應商，找到能夠解決實際問題的創造性解決方案。”
模拟過程中使用的工具：
1.使用計算流體動力學（CFD）仿真來模拟影響噴嘴延伸的因素：對流、輻射和傳導。
2.利用Ansys CFD軟體（主要是Ansys CFX和Ansys Fluent）以及 Ansys Mechanical 進行結構分析。
3.運作NASA開發的CFD仿真和設計程式，包括NASTRAN（有限元分析）、NASA CFD代碼以模拟流體流動，以及Cart3D和FUN3D。
這些工具在Nimbix HPC雲基礎設施的按需資源上運作，使Firefly能夠準确地模拟實際火箭飛行期間熱量和熱力如何影響噴嘴延伸的操作。
HK-Nimbix Cloud—高性能計算Nimbix雲：由JARVICE™提供支援，JARVICE™是專為真正的高性能計算（HPC）建構的平台。使用JARVICE™，企業可從任何網絡連接配接、在任何裝置上按需加速超級計算的管道，是在雲中使用複雜應用最簡單、最友善的方法。
工程解決方案：
通過使用Nimbix HPC雲基礎架構，可以随時送出任何規模的模拟作業，并確定開始執行的等待時間最短。
具體來說，随時可用的資源意味着研發團隊可以随時獲得想要的計算結果，進而更快地做出最佳設計決策。例如，一位分析師能夠在一周内運作15次疊代來設計一個擋闆，該擋闆能将薄膜冷卻氣流優化配置設定到噴嘴延伸上。分析師也可以以合理的成本制造其設計。
使用HK-Nimbix為Firefly帶來的優勢：
1.将設計疊代從幾天縮短到幾小時；
2.通過HPC基礎設施和帶寬的按需可用性，可以并行運作多個仿真，進一步縮短整體設計時間；
3.能夠快速分析龐大的資料集和評估新工程設計理念，為Firefly的火箭運載工具提供關鍵元件的優化設計；
4.借助HK-Nimbix，Firefly能夠做出更快的分析和設計決策以解決噴嘴延伸冷卻問題。
5.借助HK-Nimbix，研發團隊在嚴格設計要求的前提下，能夠确定搭建薄膜冷卻增壓室和噴嘴擴充的低成本方法。
與業内使用的其他方法相比，增壓室和噴嘴延伸設計的解決方案為每台發動機節省了大約十萬美元。McKinnon也總結說：“HK-Nimbix運作模拟的速度和準确性幫助我們為客戶搭建更可靠且更便宜的火箭，并在實際條件下可以按期工作。”
除了應用于運載火箭行業，HK-Nimbix高性能計算套件還可以用于如下行業：
電信行業：高保真度快速評估原型設計的空氣動力學性能，例如設計空中信号塔。
生物科技行業：提供創新産品設計的HPC資源及并行計算能力，例如設計具有生物識别認證功能的指紋傳感器。
能源行業：提供運作模拟軟體的HPC資源，例如設計消融探針。
通信行業：為産品創新設計提供HPC資源，例如設計毫米波天線。
高校科研：提供科研計算所需的HPC雲，例如加快高校實驗室火箭發動機設計速度。
汽車制造行業：為運作計算流體動力學 (CFD) 仿真提供HPC資源，例如優化某賽車的空氣動力學性能。
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