Уязвимость в ПО от NASA: маленькая ошибка приведет к аэродинамической катастрофе

Исследовательская группа из Китая сообщила о критическом недостатке в программном обеспечении NASA для моделирования гиперзвуковой аэродинамики. Об этом говорится в статье, опубликованной 14 марта в авторитетном китайском научном журнале «Acta Aerodynamica Sinica».

Команда под руководством профессора Лю Цзюня предупреждает, что небольшая погрешность в сложных математических уравнениях может привести к серьезнейшим ошибкам при анализе важных процессов, таких как высокотемпературная эрозия поверхности летательных аппаратов. Это, в свою очередь, скажется на характеристиках и безопасности гиперзвуковых систем.

Изученное китайскими специалистами программное обеспечение, известное как Vulcan-CFD, было разработано Исследовательским центром Лэнгли NASA. Доступ к нему ограничен за пределами США.

Информацию о Vulcan-CFD ученые почерпнули из статьи 2020 года, в которой раскрыт принципы работы и ключевые уравнения программного комплекса.

По словам Лю и его коллег, недостаток связан с уравнением, используемым NASA для моделирования изменений концентрации различных химических компонентов в высокотемпературных газовых средах. Это уравнение не учитывает перемешивание и перенос компонентов, вызванные мелкомасштабной турбулентностью при быстрых колебаниях температуры.

NASA было одним из первых учреждений, исследовавших гиперзвуковые технологии. Сам термин «гиперзвуковой» был введен Цянь Сюэсэнем, «отцом китайской ракетной программы», во время его работы в NASA в качестве одного из трех основателей Лаборатории реактивного движения в 1946 году. Ученые и инженеры агентства провели множество новаторских исследований и испытаний в этой области, но в последние годы NASA сталкивается с хроническим недофинансированием и утечкой кадров. Так, в феврале Лаборатория реактивного движения уволила 530 сотрудников на фоне проблем с бюджетом.

Тем временем Китай и Россия опережают США в разработке гиперзвукового оружия. Напротив, американская программа в этой области в последние годы сталкивается с серьезными неудачами. Так, в 2021 и 2022 годах несколько испытательных пусков перспективной американской гиперзвуковой ракеты LRHW закончились провалом.

Неудачи обходятся дорого. Только на 2025 год армия США запросила 1,28 млрд долларов «для развертывания экспериментального прототипа с начальными боевыми возможностями».

По мнению Бюджетного управления Конгресса США, регресс главным образом объясняется трудностями в управлении экстремальным нагревом, которому подвергаются ракеты при полете. Ключевая проблема — в защите чувствительной электронной начинки и точном прогнозировании аэродинамических характеристик при температурах до 1600°C.