Όταν ένα αλεξίπτωτο ανοίγει κατά την επανείσοδο στην ατμόσφαιρα, η δύναμη του κραδασμού πρέπει να απορροφηθεί σε κλάσματα δευτερολέπτου. Η NASA ανέπτυξε ένα υπολογιστικό μοντέλο που προσομοιώνει αυτή τη διαδικασία σε επίπεδο υφάσματος — κυριολεκτικά νήμα προς νήμα — για να κατανοήσει γιατί κάποιες φορές τα συστήματα απορρόφησης ενέργειας δεν συμπεριφέρονται όπως πρέπει.
Στις αποστολές επανεισόδου, λίγα πράγματα είναι τόσο κρίσιμα όσο η στιγμή που ανοίγει το αλεξίπτωτο. Η απότομη επιβράδυνση παράγει τεράστιες δυνάμεις — και για να μην καταστραφεί το σύστημα, χρησιμοποιούνται ειδικές υφασμάτινες διατάξεις γνωστές ως energy modulators, ή EM. Πρόκειται για λωρίδες από Kevlar που διπλώνονται και ράβονται με νάιλον ραφές σε ζιγκ-ζαγκ. Όταν η δύναμη ξεπεράσει ένα κατώφλι, οι ραφές σκίζονται ελεγχόμενα, απορροφώντας την ενέργεια. Στη θεωρία, τουλάχιστον.
Στην πράξη, πρόσφατες δοκιμές πτήσης έδειξαν ότι η συμπεριφορά των EM παρουσιάζει αυξανόμενη μεταβλητότητα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ραφές δεν σκίζονται με τη σωστή σειρά — κάποιες παραλείπονται εντελώς κατά τη φόρτιση. Αποτέλεσμα: αντί να σκιστεί το νάιλον, σκίζεται το ίδιο το Kevlar. Το φαινόμενο αυτό, που η NASA αποκαλεί “EM shredding”, είναι ακριβώς το είδος της αστοχίας που δεν θέλεις να ανακαλύψεις κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής αποστολής.
Για να κατανοήσουν τα αίτια, ερευνητές της NASA ανέπτυξαν ένα υπολογιστικό μοντέλο στο λογισμικό LS-DYNA που αναπαριστά κάθε νήμα του υφάσματος ξεχωριστά ως τρισδιάστατο στοιχείο. Η προσέγγιση αυτή διαφέρει ριζικά από τα συνηθισμένα μοντέλα που αντιμετωπίζουν το ύφασμα ως ενιαία επιφάνεια. Εδώ, η γεωμετρία της ύφανσης του Kevlar δημιουργήθηκε με το ανοιχτού κώδικα λογισμικό TexGen, ενώ οι νάιλον ραφές — με τη χαρακτηριστική τους δομή από βελόνα και καρούλι — προστέθηκαν μέσω CAD. Το αποτέλεσμα είναι ένα μοντέλο που αποτυπώνει όχι μόνο πώς σκίζεται μια ραφή, αλλά και πώς αυτή η αστοχία επηρεάζει τα γύρω νήματα.
Για να μην καταλήξει αυτή η λεπτομέρεια σε υπολογιστικό εφιάλτη, η ομάδα ανέπτυξε και ένα Python script που αυτοματοποιεί την αναπαραγωγή του βασικού μοντέλου κατά μήκος ολόκληρου του EM. Αντί να χτίζεται χειροκίνητα μια τεράστια CAD συναρμολόγηση, το script δημιουργεί το πλήρες μοντέλο απευθείας από τη
