Mnozí z nás v dětství vybarvovali omalovánky, ve kterých různým barvám odpovídala čísla. Inženýři v NASA, kteří studují návrhy letounů, či raket, však už několik let pracují v obráceném režimu – používají počítače ke generování čísel, která odpovídají barvám na obrázku. Pracují totiž s takzvanými PSP (pressure sensitive paint), tedy barvami citlivými na tlak. Nedávné pokroky v technice, které přinesly nasazení vysokorychlostních kamer, superpočítačů a ještě citlivějších PSP umožnily tento proces převodu čísel z barev urychlit 10 000× při vytváření inženýrských vizualizací s 1 000× vyšším rozlišením.

Jaký je tedy rozdíl mezi „starými“ možnostmi, které NASA využívá více než dekádu a těmi „novými“? „Odpověď můžeme nalézt v jediném přidaném slově před PSP. Tím slovem je unsteady (česky nestabilní či nestálé), takže se nové barvy označují jako uPSP,“ vysvětluje E. Lara Lash, inženýrka z Ames Research Center v kalifornském Silicon Valley. S pomocí PSP mohou vědci studovat velkorozměrové efekty relativně hladce proudícího vzduchu nad křídly a trupem letadla. Nyní díky uPSP mohou spatřit jemnější detaily toho, co se stane, když je přítomen více turbulentní proud vzduchu. A navíc to vše zvládnou rychleji a lépe než dříve.

V některých případech je možné s touto novou schopností dostat data z větrného tunelu k výzkumníkům během 20 minut. To je dost rychlé na to, aby to umožnilo inženýrům upravovat testy v reálném čase. Běžně to fungovalo tak, že výzkumníci nasbírali data ve větrném tunelu a po několika dnech nebo týdnech je přenášejí zpět do laboratoří, aby je rozluštili. Pokud zjistili, že potřebují více dat, mohli čekat několik dalších týdnů až měsíců na další příležitost ve větrném tunelu. „Výsledkem těchto vylepšení je datový produkt, který je okamžitě užitečný pro aerodynamické inženýry, statiky nebo inženýry z jiných oborů,“ vysvětluje Lash.

Robert Pearce, přidružený administrátor NASA pro letectví, který nedávno na Ames Research Center viděl demonstraci dat získaných s pomocí uPSP, označil nový nástroj za národní přínos, který bude k dispozici výzkumníkům v celé zemi. „Je to jedinečná inovace NASA, kterou nikdo jiný nenabízí,“ zmínil Pearce a dodal: „Pomůže to NASA zachovat světové prvenství v oboru větrných tunelů.“ Barvy PSP i uPSP jsou nanášeny na zmenšené modely letadel i raket, které se umísťují do větrných tunelů vybavených specifickými typy světel a kamer. Při osvětlení během testu se jas barev mění podle úrovně tlaku, jaký model zažívá, když kolem něj proudí vzduch. Tmavší odstíny značí vyšší tlak, světlejší pak nižší.

Kamery zachytávají intenzitu jasu a superpočítače převádějí tyto informace na soubory čísel představující hodnoty tlaku, které jsou poté dostupné inženýrům ke studiu a umožňují získat z nich informace o konstrukční integritě testovaného modelu. „Aerodynamické síly mohou rozechvět různé části strojů různou intenzitou,“ vysvětluje Lash a pokračuje: „Vibrace mohou poškodit náklad, či dokonce vést k rozpadu stroje samotného. Data, která získáváme tímto procesem, nám pomáhají tomu zabránit.“ Klasický přístup k měření tlaku využívá senzory připojené k malým plastovým trubičkám provléknutým skrz interiér modelu, které vystupují v malých otvorech na klíčových místech jako je povrch křídla, či trupu letadla. Každý bod poskytuje jedno měření tlaku. Inženýři pak musí používat matematické modely k určení hodnot tlaku mezi těmito jednotlivými senzory.

S pomocí PSP odpadá potřeba určovat hodnoty dopočtem. Protože barva pokrývá celý model, jas, který vidí kamery, odhaluje hodnoty tlaku na celém povrchu. Zavedení, testování a dostupnost uPSP je výsledkem úspěšného pětiletého úsilí zahájeného v roce 2019, kdy si výzkumníci kladli za cíl výrazně zlepšit schopnosti PSP s přidruženými kamerami a počítači. Cílem týmu expertů z NASA bylo vyvinout a demonstrovat lepší proces získávání, zpracování a vizualizace dat s využitím řádně vybaveného větrného tunelu a superpočítače a poté tento nástroj zpřístupnit ve větrných tunelech NASA po celé zemi.

Během fáze zaměřené na schopnosti systému se tým zaměřil na třímetrový transsonický větrný tunel NASA na Unitary Plan Facility, který tým propojil s nedalekým zařízením NASA Advanced Supercomputing Facility, jež se také nachází na Ames. Ve větrném tunelu byl jako primární testovací subjekt během této fáze použit model rakety SLS. Nyní, když agentura dokončila bezpilotní lunární testovací misi Artemis I, mohou výzkumníci srovnat data získaná za letu s daty z větrného tunelu, aby viděli, jak dobře se realita kryje s předpověďmi. Fáze vývoje zaměřená na schopnosti systému byla oficiálně dokončena na konci roku 2024, ale tým věnující se uPSP plánuje nasazení této technologie do dalších větrných tunelů a chce zapojit potenciál uživatelů se zájmem o letectví a kosmonautiku. „To je schopnost NASA, kterou máme nejen pro použití v rámci agentury, ale kterou můžeme nabídnout průmyslu, akademické sféře a dalším vládním agenturám, aby přišly a prováděly výzkum pomocí těchto nových nástrojů,“ uvedl Lash. Na vývoj uPSP dohlížela kancelář NASA pro vyhodnocování a testování schopností v oblasti aeronautiky (Aerosciences Evaluation and Test Capabilities ), která spadá pod Ředitelství pro výzkum v oblasti letectví (Aeronautics Research Mission Directorate).

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/clrc-2023-h1-p-swift-00468.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/clrc-2017-h1-p-slspsp-060810.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/07/cacd17-0218-021.jpg