NASAが宇宙飛行士を月と火星に送り返す時期になると、多くの新しい宇宙船システムが登場します。これには、これまでで最も強力なロケットである宇宙発射システム（SLS）と、低地球軌道（LEO）を超えて乗員を運ぶ次世代の宇宙船であるオリオン多目的乗用車（MPCV）が含まれます。
当然、これらのシステムのいずれかがミッションを実行する前に、システムが安全であり、適切に機能することを確認するために、広範なテストを実施する必要があります。この精神のもと、NASAアドバンストスーパーコンピューティング（NAS）の研究科学者は現在、非常に詳細なシミュレーションと視覚化を行って、離陸時に緊急事態が発生した場合に、Orion宇宙船の打ち上げ中止機（LAV）が乗員の安全を確保できるようにしています。
基本的に、LAVはOrion Launch Abort System（LAS）と搭乗員モジュールを組み合わせた構成であり、発射台で緊急事態が発生した場合、または最初の2分間の飛行中に搭乗員を安全に過ごせるように設計されています。 NASAエームズリサーチセンターのプレアデススーパーコンピューターで実施されたこれらのシミュレーションと可視化技術は、離陸時に振動がオリオン宇宙船の打ち上げ中止車にどのように影響するかを予測します。
これらのテストは、Orion LAVモーターの設計作業（NASAとOrionの主要請負業者であるロッキードマーティンとの共同作業）を支援するだけでなく、宇宙船の開発に関する限り前例のないものです。 NAS Computational Aerosciences Branchの研究科学者であるFrancois Cadieuxは次のように説明しています。
「これは、NASAで本格的な宇宙船の分析と設計にラージエディシミュレーション（LES）技術が使用された最初の例の1つです。エージェンシーの次の大規模な人間の宇宙探査プロジェクトに参加できることをうれしく思います。この作業により、LESは、オリオンの設計を導くのに十分な短時間で正確な予測を提供できるようになります。」
以前は、このような忠実度の高いツールの使用は、主に学術研究に限定されており、民間の産業請負業者が利用できるものではありませんでした。 Cadieuxは、Ames Research Centerの航空宇宙技術者であるMichael Baradとともに、NASが開発したLaunch Ascent and Vehicle Aerodynamics（LAVA）ソフトウェアを使用して、さまざまな乱流分解計算流体力学（CFD）シミュレーションを作成しました。
それらは、NASの視覚化の専門家によって支援され、騒音や振動を引き起こす可能性のあるさまざまな種類の渦を研究者が特定するのに役立ちました。このシミュレーションデータを使用して、視覚化の専門家は、打ち上げの中止中にOrion LASがどのようなフローダイナミクスを経験するかを示す一連の高品質の画像と動画を作成しました。 Cadieuxが説明したように：
「これらの視覚化から、車両の振動負荷が高い領域とその発生源を特定することができました。私たちが学んだことは、プルームの乱気流から来るノイズは、アタッチされた衝撃波との相互作用から発生するノイズよりもかなり高いということです。」
以下のビデオは、LASがSLSから切り離され、音速に近い速度で移動している、浮上アボートシナリオのシミュレーションを示しています。アボートプロセスはLASモーターの点火から始まり、圧力と気流の状態が特に過酷になると速度が低下します。
色付きのプルームは、高圧（赤）と低圧（青）を示し、車両に振動を引き起こす圧力波（白）に関連してピクセルが青から赤（またはその逆）に変化します。色が急激に変化するが、時間の経過とともに一般的に青または赤のままである領域は、衝撃波の存在を示します。結局のところ、これらのシミュレーションは宇宙船の設計に直接影響を与えており、宇宙飛行士の安全と宇宙船の性能を確保するのに役立ちます。
「私たちはまだ多くの質問をしています」とCadieuxは言いました。 「同様に、より大きな迎え角でLAV表面の負荷はどのように変化しますか？風洞試験のデータを使用して、車両が加速している実際の飛行条件の負荷を予測するにはどうすればよいですか？」
これらの質問への回答は、次の一連の地上テスト、搭乗員のモックアップテスト、および重要な飛行テストの設計に使用され、オリオン宇宙船が最初の搭乗員ミッションである探査ミッション2（EM-2）に備えることになります。 2023年までに打ち上げが予定されているこのミッションは、月面フライバイを実施し、Deep Space Gatewayの最初のコンポーネントを提供する4人のクルーで構成されます。
NASA Ames Research Centerの好意により、シミュレーションビデオも必ずチェックしてください。
