搭气球去太空

Haghighat过去曾使用Ansys软件解决过许多工程难题，所以他知道他可以在这次新的冒险中再次依赖它。他联系了Ansys并了解了Ansys启动程序该公司向初创企业提供低价模拟软件。很快，SpaceRyde成为了该计划的一员，这对公司来说是非常宝贵的。

萨法里说:“从气球上发射火箭，目前还不是一种成熟的卫星发射技术，所以我们正在努力追赶，以便进入市场。”萨法里指出，他们正在与更成熟的商业航天公司竞争。“因此，我们必须快速开发，使用正确的软件(如Ansys)可以帮助我们更快地开发，在某些情况下更准确、精确和正确。”

按需和负担得起的太空访问

SpaceRyde的目标是提供按需进入太空的服务。有效载荷将包括大量小型卫星，每颗重量小于150公斤，用于通信、地球观测和遥感。第一步是用气球将水平放置在气球下方运载器上的火箭提升到30公里的高度。一旦火箭运载器稳定下来并将火箭指向预期的方向，火箭就会从运载器上掉落并点火，将有效载荷发射到更远的太空中。

从地球上的固定发射台发射有效载荷是昂贵的，因为要燃烧大量的燃料来摆脱重力和大气的影响。火箭在超过99%大气层的真空条件下发射时消耗的燃料更少。据Safari称，SpaceRyde的100万美元火箭比目前可用的任何火箭都便宜。

固定发射台在发射之间也有昂贵的维护和翻新费用，并且对发射地点有严格的限制。如果一场大风暴聚集在佛罗里达州的一个发射台，发射可能不得不推迟。使用基于气球的系统，不需要永久性的硬件维护，发射场可以移到风暴范围之外，以避免任何延误。

萨法里说:“如果你有不同的发射地点，那么你就可以像现在的飞机一样频繁地发射火箭。”廉价的火箭和从任何地方发射的灵活性是SpaceRyde使按需进入太空成为可能的原因。

使用结构模拟管理成本和安全

为了降低成本，SpaceRyde采用了模拟工具，并进行了大量的虚拟测试。在他们的工具中，Ansys机械脱颖而出。

为了对结构部件进行虚拟测试，SpaceRyde工程师使用Mechanical来确保运载火箭不同部件以及地面设备的强度，包括火箭发动机试验台中的关键承重部件。

Mechanical中的直观接触工具可以在静态和瞬态负载下对销接头、轴承和大型接头组件进行高保真建模，而无需手动输入每个接触区域。共享拓扑支持使他们能够在模型中混合壳层和固体元素，以获得结合薄层和厚层结构构件的复杂焊缝的高效分析。

Ansys Mechanical还用于分析安装在火箭本体上的执行器的应力。这些驱动器推动火箭喷管的钟形部分以控制火箭的方向，这可以在喷管壁上引起相当大的应力。这些分析结果揭示了如何在不影响结构完整性的情况下改进设计，以提高重量、可制造性和成本等众多特性。

SpaceRyde推进工程团队成员William Harradence表示:“通过对完整组件进行建模，Ansys软件为我们设计安全关键项目提供了很高的信心。

从气球上发射火箭需要精度

SpaceRyde系统中最具创新性的部分是第一眼看上去最不明显的部分——气球送入太空的火箭运载器。令人惊讶的是，该运载器包括一系列由专有软件控制的传感器，以帮助在发射前精确定位火箭。

萨法瑞说:“第一年致力于研制火箭母舰。”“我把它称为我们业务的核心。”

当从一个固定的发射台发射时，你知道火箭的确切起始坐标和目的地，所以你可以事先用强大的超级计算机计算所有的飞行参数。但当从气球上发射时，就会引入变量。气球可以从预计的发射点漂移。由于这种漂移，火箭的弹道和火箭必须指向的方向需要更新。因此，GPS和火箭运载器上的其他传感器确定了它的确切位置。必须在飞行中进行计算，以确定最佳飞行路线，利用小型火箭储存的有限燃料将火箭运送到目标地点。在发射时，将火箭运载火箭转向正确的方向也需要专有技术。

如果发射不得不中止，可重复使用的火箭运载器就变得极其重要。对于地面发射，你只需停止倒计时并中断点火过程，火箭仍然安全地站在地面的发射塔上。如果天基发射失败，发射小组必须能够将火箭运载火箭安全地带回地球上的指定地点，运载火箭上装有一枚加满燃料的火箭，而不会在着陆时爆炸。SpaceRyde在测试中证明了他们可以做到这一点。

2019年6月9日，他们在安大略省北湾进行了首次试飞。他们使用该系统的一个较小的测试版本，将火箭安全地降落在树林中的载体上，设备没有损坏。它可以按照计划进行重用。

基于气球的火箭发射的流体和热模拟

SpaceRyde的工程师们已经很好地利用Ansys启动计划中获得的Ansys流体和热求解器来解决他们在设计气球、火箭和运载系统时面临的其他挑战。

模拟流

SpaceRyde工程师使用Ansys流利预测上升过程中气球下方尾流的形状和质量。这提供了有关火箭运载火箭上升过程中周围空气流动的重要信息，并有助于估计流动对热负荷、火箭运载火箭控制能力等的影响。

流动模拟帮助SpaceRyde设计了火箭发动机喷射器。工程师们使用Fluent软件来估算喷油器的压降，这使得他们能够在制造喷油器之前进行精确的设计，以确保发动机的安全运行。随后对机械注入器的物理实验表明，其行为与Fluent预测的几乎相同。

热分析

使用Ansys Icepak在美国，SpaceRyde的工程师模拟了火箭运载火箭从地面到高层大气过程中的热环境。这使他们能够分析热环境，同时考虑复杂的因素，如变化的太阳环境和变化的海拔气压。Icepak使他们能够评估各种任务概况，并适应不断变化的热环境。

气球发射卫星的未来计划

SpaceRyde已经从一个夫妻二人的公司发展成为一个拥有20多人的公司，其中大多数是工程师。他们已经获得了加拿大航天局(CSA)和加拿大国家研究委员会的资助，以资助他们的研发。他们计划在2023年开始全面商业运营。这意味着在那之前他们还有很多工作要做。

“明年对我们来说将是重要的一年，”Safari说。“2022年，我们将用我们的全尺寸火箭和火箭运载火箭发射到太空，加入其他几家能够做到这一点的火箭公司的大联盟。”

Ansys创业项目团队将为他们加油助威。

有关更多信息，请访问Ansys启动程序．