Administrasi Keamanan Nuklir Nasional (DOE/NNSA) Departemen Energi AS baru-baru ini diumumkan bahwa mereka telah memilih MIT untuk mendirikan pusat penelitian baru yang didedikasikan untuk memajukan simulasi prediktif lingkungan ekstrem, seperti yang ditemui dalam penerbangan hipersonik dan masuk kembali ke atmosfer. Pusat ini akan menjadi bagian dari fase keempat NNSA Program Aliansi Akademik Sains Prediktif (PSAAP-IV), yang mendukung penelitian terdepan yang memajukan kemampuan prediktif komputasi berkinerja tinggi untuk aplikasi sains dan teknik terbuka yang relevan dengan ruang misi keamanan nasional.
Itu Pusat Simulasi Exascale dari Interaksi Fluida-Padat Entalpi Tinggi Berpasangan (CHEFSI) — upaya bersama dari Pusat Sains dan Teknik Komputasi MITitu Sekolah Tinggi Komputasi MIT Schwarzmandan itu Institut Nanoteknologi Prajurit MIT (ISN) — berencana untuk memanfaatkan superkomputer exascale mutakhir dan algoritma generasi berikutnya untuk mensimulasikan dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya bagaimana bahan gas dan bahan padat yang sangat panas dan bergerak cepat berinteraksi. Pemahaman terhadap lingkungan ekstrem ini – yang ditandai dengan suhu lebih dari 1.500 derajat Celcius dan kecepatan setinggi Mach 25 – dan pengaruhnya terhadap kendaraan merupakan hal penting bagi keamanan nasional, eksplorasi ruang angkasa, dan pengembangan sistem perlindungan termal yang canggih.
“CHEFSI akan memanfaatkan kekuatan MIT dalam pemodelan prediktif, komputasi kinerja tinggi, dan pendidikan STEM untuk membantu memastikan Amerika Serikat tetap menjadi yang terdepan dalam inovasi ilmiah dan teknologi,” kata Ian A. Waitz, wakil presiden penelitian MIT. “Relevansi khusus pusat ini terhadap keamanan nasional dan teknologi canggih merupakan contoh komitmen MIT untuk memajukan penelitian dengan manfaat sosial yang luas.”
CHEFSI adalah salah satu dari lima Pusat Simulasi Prediktif baru yang diumumkan oleh NNSA sebagai bagian dari program yang diharapkan dapat menyediakan hingga $17,5 juta untuk setiap pusat selama lima tahun.
Penelitian CHEFSI bertujuan untuk menggabungkan simulasi rinci aliran gas entalpi tinggi dengan model sifat kimia, termal, dan mekanik bahan padat, menangkap fenomena seperti oksidasi, nitridasi, ablasi, dan rekahan. Model komputasi tingkat lanjut — yang divalidasi melalui eksperimen yang dirancang dengan cermat — dapat mengatasi keterbatasan pengujian penerbangan dengan memberikan wawasan penting mengenai kinerja dan kegagalan material.
“Dengan mengintegrasikan model fisika fidelitas tinggi dengan model pengganti berbasis kecerdasan buatan, validasi eksperimental, dan alat komputasi exascale yang canggih, CHEFSI akan membantu kami memahami dan memprediksi bagaimana kinerja sistem perlindungan termal dalam beberapa kondisi paling keras yang dihadapi dalam sistem teknik,” kata Raúl Radovitzky, Profesor Aeronautika dan Astronautika Jerome C. Hunsaker, direktur asosiasi ISN, dan direktur CHEFSI. “Pengetahuan ini akan membantu dalam merancang sistem yang tangguh untuk aplikasi mulai dari pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan kembali hingga kendaraan hipersonik.”
Radovitzky akan bergabung dalam tim kepemimpinan pusat tersebut oleh Youssef Marzouk, Profesor Aeronautika dan Astronautika Breene M. Kerr (1951), salah satu direktur Pusat Sains dan Teknik Komputasi MIT (CCSE), dan baru-baru ini ditunjuk sebagai dekan MIT Schwarzman College of Computing; dan Nicolas Hadjiconstantinou, Profesor Teknik Mesin Quentin Berg (1937) dan salah satu direktur CCSE, yang akan menjabat sebagai direktur asosiasi. Peneliti utama pusat ini mencakup anggota fakultas MIT di departemen Penerbangan dan Astronautika, Teknik Elektro dan Ilmu Komputer, Ilmu dan Teknik Material, Matematika, dan Teknik Mesin. Franklin Hadley akan memimpin operasi pusat tersebut, dengan administrasi dan keuangan di bawah lingkup Joshua Freedman. Hadley dan Freedman keduanya adalah anggota tim markas ISN.
CHEFSI berharap untuk berkolaborasi secara luas dengan laboratorium nasional DoE/NNSA — Laboratorium Nasional Lawrence Livermore, Laboratorium Nasional Los Alamos, dan Laboratorium Nasional Sandia — dan, dengan melakukan hal tersebut, menawarkan pengalaman penelitian dan magang yang mendalam kepada mahasiswa pascasarjana dan pascadoktoral serta magang di fasilitas ini.
