Post #267

Создавая скелеты кораблей, НАСА учится у эволюции В итоге получаются детали, поразительно похожие на творения природы Для космических запусков на счету каждый килограмм, точнее его стоимость. И несмотря на то, что за последние 10-20 лет эта стоимость существенно упала, доставлять массу на орбиту по-прежнему недешево. Таким образом, в космической сфере легкость является одним из ключевых критериев. Решением может стать генеративный дизайн деталей, который в конечном счет позволяет снизить вес аппарата, а значит, и стоимость запуска. Процесс генеративного дизайна в каком-то смысле повторяет естественную эволюцию, которая на протяжении тысячелетий формировала несущие скелеты животных с невероятной точностью и эффективностью. Теперь же ускоренное моделирование процесса эволюции помогает НАСА создавать более прочные и легкие детали для космических кораблей — в рекордно короткие сроки. Исходя из заданных человеком параметров, таких как, назначение детали, нагрузки на неё, направления, с которых они ожидаются, программа запускает циклы итераций, понемногу изменяя объект, подобно тому, как случайные мутации пробуют разные новые комбинации ДНК на соответствие необходимым целевым показателям. На протяжении миллионов генераций программа, например, добавляет немного металла в одном месте, удаляет его в другом и проверяет, стала ли деталь прочнее или слабее, легче или тяжелее своих предшественников. За удивительно короткое время (до 2 часов при доступе к мощной облачной обработке) программа выдаёт варианты формы, которые люди никогда не смогли бы создать напрямую. При этом они поразительно похожи на творение природы. Там, где приходится справляться с большим давлением, они постепенно становятся толще. Там, где давления меньше, они будут тоньше. Вспомогательные конструкции исчезают там, где они не нужны, а оставшиеся, как правило, совпадают с траекторией нагрузки. В итоге, детали начинают выглядеть словно органические конструкции. Но они работают! Инженер-исследователь НАСА Райан Макклелланд говорит, что эти «эволюционирующие структуры» часто выполняют свою работу намного лучше, чем гораздо более тяжелые детали, созданные человеком: «Мы обнаружили, что это на самом деле снижает риск концентрации давления у деталей, причем, почти в 10 раз, чем у деталей, изготовленных опытным человеком». Макклелланд был пионером генеративного дизайна в НАСА, продемонстрировав его способность снижать вес отдельных структурных компонентов на целых две трети. Свое наиболее полное выражение этот эволюционный метод находит в сочетании с аддитивным производством или процессами 3D-печати, позволяющими создавать формы, которые невозможно изготовить традиционным способом. При этом и сам процесс изготовления деталей намного, намного быстрее, чем типичный рабочий процесс проектирования НАСА. «Вы можете выполнить проектирование, анализ и изготовление прототипа детали всего за одну неделю, — говорит Макклелланд. — Это может быть радикально быстрее по сравнению с тем, как мы привыкли работать». Детали, полученные методом генеративного дизайна уже использовались в самых разных проектах, от миссии по возвращению образцов с Марса до космических телескопов и аппаратов космического мониторинга погоды. К примеру, именно таким образом были созданы титановые опоры для телескопа EXCITE, который планируется запустить в этом году.