Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН практически с самого основания занимался работами для ракетно-космической отрасли. Здесь десятилетиями создавалась уникальная экспериментальная база мирового уровня, позволяющая заниматься решением задач высокоскоростного взаимодействия тел, успешно работать над научными основами создания летательных аппаратов будущего.
Кандидат физико-математических наук Е. А. Бондарь рассказывал: «Основным направлением сотрудничества нашего института с РКК «Энергия» являются вычислительная и экспериментальная аэротермодинамика космических аппаратов (КА). Такие исследования важны для предсказания орбиты КА и космических станций с учётом действия аэродинамических сил, определения аэротермодинамических характеристик перспективных спускаемых аппаратов на начальных этапах проектирования (в частности, проектирования тепловой защиты) и траектории аппарата при спуске с орбиты, оценки взаимодействия струй двигателей причаливания и ориентации с КА (в том числе загрязнение) и воздействия на аппарат струй реактивных двигателей, используемых в его системах аварийного спасения и посадки».
Особенностью этих исследований являются сложность проведения экспериментов и высокая роль численного моделирования. Программный пакет предназначен для расчетов течений в свободномолекулярном и переходном режимах для очень сложных геометрий с использованием инженерных локально-мостовых методов. Фактически это распределённая многопользовательская система для автоматизации проведения, хранения и обработки результатов серий многопараметрических расчетов аэродинамики КА.1
Ещё два прикладных программных пакета разработаны в ИТПМ и внедрены в РКК «Энергия». Первый из них представляет собой программную систему для высокоточных расчетов аэротермодинамики КА. Второй пакет решает эти же задачи с помощью моделирования на суперкомпьютерах с гибридной архитектурой.
В 2000-х годах институт поставил в РКК программные комплексы, которые до сих пор используются корпорацией. В это же время была начата работа над новыми перспективными КА, но ученые решали и задачи, связанные с функционированием существующих КА. В конце 2000-х в ИТПМ приступили к работе над новой перспективной транспортной системой — пилотируемым транспортным кораблем нового поколения «Орёл».
У этого аппарата высотная аэротермодинамика. Разработчики аэрокосмической техники в корне сменили требования к вычислениям. Поставленная заказчиком задача с вычислительной точки зрения была едва выполнима — пришлось даже использовать компьютерные ресурсы самой РКК. Хочется надеяться, что проект суперкомпьютерного центра «Лаврентьев», который активно поддерживается Сибирским отделением, будет реализован.
Была проведена также большая работа по экспериментальному изучению аэродинамических характеристик — исследования проходили на двух установках ИТПМ: сверхзвуковой аэродинамической трубе Т-313, самой большой сверхзвуковой установке института, и на импульсной установке ИТ-302М, на которой возможно моделировать близкие к натурным параметрам полёта условия. Ещё одна задача, решаемая учёными в рамках проекта, — исследование структуры течения и распределения давления по поверхности возвращаемого аппарата «Орёл» при его посадке с использованием многоструйной системы торможения. Обширная задача, выполненная учёными ИТПМ СО РАН, касалась функционирования КА «Орёл» на орбите: важно определить возвратное течение на донный экран КА от струй двигателей причаливания и ориентации. В результате сложного расчёта такие данные были получены.2
1 https://www.sbras.info/articles/simply/sibirskie-uchenye-kosmosu