El Departamento de Energía de EE. UU. selecciona al MIT para establecer un centro de simulación avanzada que estudiará interacciones en entornos extremos, cruciales para la seguridad nacional y la exploración espacial.
El Departamento de Energía de los Estados Unidos, a través de su Administración Nacional de Seguridad Nuclear (DOE/NNSA), ha tomado una decisión trascendental al seleccionar al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) para establecer un nuevo centro de investigación. Este centro se dedicará a la simulación predictiva de entornos extremos, como los que se encuentran en el vuelo hipersónico y la reentrada atmosférica.
El nuevo centro formará parte de la cuarta fase del programa Predictive Science Academic Alliance Program (PSAAP-IV), que tiene como objetivo apoyar investigaciones avanzadas que mejoren las capacidades predictivas de la computación de alto rendimiento en aplicaciones científicas y de ingeniería relevantes para la seguridad nacional.
El Centro para la Simulación Exascale de Interacciones Fluido-Sólido a Alta Entalpía (CHEFSI) es un esfuerzo conjunto entre el Centro para la Ciencia y la Ingeniería Computacional del MIT, el Colegio Schwarzman de Computación del MIT, y el Instituto para Nanotecnologías del Soldado del MIT. Este centro planea aprovechar supercomputadoras exascale y algoritmos de próxima generación para simular con un detalle sin precedentes cómo interactúan materiales gaseosos y sólidos extremadamente calientes y en movimiento rápido.
La comprensión de estos entornos extremos, donde las temperaturas superan los 1,500 grados Celsius y las velocidades alcanzan Mach 25, es fundamental para la seguridad nacional, la exploración espacial y el desarrollo de sistemas avanzados de protección térmica.
“CHEFSI aprovechará las profundas fortalezas del MIT en modelado predictivo, computación de alto rendimiento y educación STEM para asegurar que Estados Unidos se mantenga a la vanguardia en innovación científica y tecnológica”, afirma Ian A. Waitz, vicepresidente de investigación del MIT. “La relevancia particular del centro para la seguridad nacional y las tecnologías avanzadas ejemplifica el compromiso del MIT con el avance de investigaciones que beneficien a la sociedad”.
CHEFSI es uno de los cinco nuevos Centros de Simulación Predictiva anunciados por la NNSA, un programa que prevé proporcionar hasta 17.5 millones de dólares a cada centro durante un período de cinco años.
Las investigaciones realizadas en CHEFSI buscarán acoplar simulaciones detalladas sobre flujos gaseosos a alta entalpía con modelos del comportamiento químico, térmico y mecánico de materiales sólidos. Esto permitirá capturar fenómenos como oxidación, nitruración, ablación y fractura. Los modelos computacionales avanzados, validados mediante experimentos diseñados cuidadosamente, podrán abordar las limitaciones de las pruebas en vuelo proporcionando información crítica sobre el rendimiento y fallo de materiales.
"Al integrar modelos físicos altamente precisos con modelos sustitutos basados en inteligencia artificial, validación experimental y herramientas computacionales exascale de última generación, CHEFSI nos ayudará a entender y predecir cómo funcionan los sistemas de protección térmica bajo algunas de las condiciones más severas encontradas en sistemas ingenieriles", comenta Raúl Radovitzky, profesor Jerome C. Hunsaker de Aeronáutica y Astronáutica, director asociado del ISN y director del CHEFSI. “Este conocimiento será crucial para diseñar sistemas resilientes aplicables desde naves espaciales reutilizables hasta vehículos hipersónicos”.
Radovitzky estará acompañado por otros destacados académicos en el equipo directivo del centro: Youssef Marzouk, profesor Breene M. Kerr (1951) también co-director del CCSE; junto con Nicolas Hadjiconstantinou, profesor Quentin Berg (1937) quien será director asociado. El equipo incluye investigadores principales del MIT provenientes de diversas disciplinas como Aeronáutica, Ingeniería Eléctrica e Informática, Ciencia e Ingeniería de Materiales, Matemáticas e Ingeniería Mecánica.
CHEFSI espera colaborar ampliamente con los laboratorios nacionales del DOE/NNSA — Lawrence Livermore National Laboratory, Los Alamos National Laboratory y Sandia National Laboratories — ofreciendo así experiencias inmersivas en investigación e internados a estudiantes graduados y postdoctorales en estas instalaciones.