Seite 2: Ein Wunder jeden Tag

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150 Millionen Dollar über drei Jahre, ein Gutteil des NASA-IT-Budgets, benötigt Columbia für sich, alle Ausgaben für Hard- und Software, Netzwerke und Personal eingerechnet. "Columbia ist ein kritischer Faktor für die Zukunft der NASA", erklärt NASA-Chef Griffin die enormen Investitionen. Das Wissenschaftliche Höchstleistungsrechnen war bislang nicht die große Stärke der NASA, sagt Brooks. Doch nun sei mit dem neuen System eine integrierte Simulationsumgebung entstanden, die ihresgleichen suche.

Zahllose Simulationen wurden seit letztem Herbst gefahren, auch ältere Analysen hat Columbia noch einmal verifiziert. Aerodynamische Kräfte und Strömungen wurden berechnet und visualisiert, genauso Probleme wie immer wieder auftauchende Risse in Treibstoffleitungen des Hauptantriebs, welche die Shuttle-Flotte seit vielen Jahren plagen. Für viele der Aufgaben wurde eine Reihe aufwendiger numerischer Strömungsmechanik-Simulationen (Computational Fluid Dynamics - CFD) kreiert. Deren Gleichungen und anfallende Datenmengen sind so komplex, dass sie sich nur mit parallelen Höchstleistungsrechnern wie Columbia in annehmbarer Zeit lösen lassen. Zufrieden hebt Brooks hervor, dass Kalkulationen, die früher zehn bis zwanzig Tage in Anspruch nahmen, dank Columbia heute nur noch einen Tag dauern.

Diverse aerodynamische Modelle möglicher Trümmerteile, ihrer Formen und Flugbahnen wurden erstellt, Programme zur Vorhersage von Kollisionsmöglichkeiten und -geschwindigkeiten sowie 3D-CFD-Simulationen für die schnelle Berechnung von Kollisionsauswirkungen entwickelt. Alle Parameter experimentell zu untersuchen, war von Anfang an als zu kosten- und zeitaufwendig beurteilt worden. Aber auch die Simulationen der Auswirkungen eines Trümmeraufpralls auf die Hitzekacheln brauchten ihre Zeit: acht Rechnerknoten à 512 CPUs waren 24 Stunden lang damit beschäftigt. Sie zeigten, dass sich ein abfallendes Trümmerteil "wie ein fallendes Blatt" verhält, erklärt Brooks, "also eine ganze Menge potenzieller Flugbahnen einnehmen kann, über einen viel größeren Bereich hinweg, als manche dachten."

Als wäre es eine Vorahnung gewesen, berichtete Brooks im Juni auf einer Tagung in München, dass Columbia auch angeschafft worden war, weil "nur solche Supercomputer Daten auch während eines Fluges analysieren können, sodass genügend Zeit bleibt, um auf eine unvorhergesehene Situation reagieren zu können." Und prompt musste Columbia seine Reaktionsfähigkeit unter Beweis stellen: Rund 30 Wissenschaftler analysierten zusammen mit dem Großrechner die Ablösung des Isolationsstücks, stellten aber kein Problem fest. Hektik auch, als Kameras zeigten, dass zwei Füllstreifen zwischen den Fugen der Hitzekacheln des Shuttles hervorstanden. Hierbei war besonders prekär, dass extensive Simulationen auf dem Columbia-System sowohl einen guten als auch negativen Ausgang des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre ergaben. Bevor Astronaut Steve Robinson die hervorstehenden Streifen glücklicherweise einfach herauszog und so das Problem löste, lauteten die Alternativen: Keine Gefahr entstehe, weil die Füllstreifen abbrennen werden. Ungut hingegen das zweite Szenario, nachdem durch Turbulenzen an den Streifen die Hitzekacheln um bis zu 25 Prozent höherer Hitze ausgesetzt und gefährlich beschädigt würden - eine schreckliche Bedrohung für die hinter ihnen sitzende Besatzung. Zeitgleich wurde dann noch ein loses Stück Isolationsfolie nahe einem Shuttle-Fenster entdeckt. Der vierte Ausstieg aus der Discovery stand zur Debatte, doch weitere Simulationen und Experimente beruhigten die Verantwortlichen. Eine Reparatur des Hitzeschutzes sei nicht nötig, und es bestehe keine Gefahr beim Wiedereintritt in die Atmosphäre.