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靠它。他联系了Ansys，了解到Ansys启动程序该公司以较低的价格向初创企业提供模拟软件。很快，SpaceRyde成为该计划的一员，这对公司来说是无价之宝。

“从气球上发射火箭目前还不是一项成熟的发射卫星的技术，所以我们正在努力追赶，以进入市场，”Safari说，并指出他们正在与更成熟的商业太空公司竞争。“因此，我们必须加快开发速度，使用正确的软件——比如Ansys——帮助我们加快开发速度，在某些情况下更准确、精确和正确。”

按需和负担得起的空间访问

SpaceRyde的目标是提供按需访问太空的服务。有效载荷将由大量小卫星组成，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载体上的火箭提升到30公里的高度。一旦火箭载体稳定并将火箭指向所需的方向，火箭就会从载体上扔下并点燃，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逃离重力和大气的影响。火箭在大气层99%以上的真空条件下发射时使用的燃料更少。根据Safari的说法，SpaceRyde的100万美元火箭比目前市面上任何其他火箭都便宜。

固定发射台在两次发射之间还需要进行昂贵的维护和翻新，并且对发射的起点有严格的限制。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，没有永久性的硬件需要维护，并且发射场可以移到风暴范围之外，以避免任何延误。

“如果你有不同的地方可以发射，那么你就可以让火箭发射像现在的飞机一样频繁，”Safari说。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的工程师使用了Mechanical来确保运载火箭不同部件以及地面设备的强度，包括火箭发动机测试台中的关键承重部件。

机械中的直观接触工具能够在静态和瞬态负载下对销子接头，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。共享的拓扑支持使他们能够在模型中混合壳体和实体元素，以获得结合薄和厚结构构件的复杂焊接的有效分析。

Ansys机械还用于分析安装在火箭体上的执行器的应力。这些驱动器推动火箭喷嘴的钟形部分来控制火箭的方向，这可以在喷嘴壁上引起相当大的应力。这些分析的结果揭示了如何在不影响结构完整性的情况下修改设计以改善许多特性，如重量、可制造性和成本。

SpaceRyde推进工程团队成员William Harradence表示:“通过对整个组件进行建模，Ansys软件使我们对安全关键项目的设计充满信心。

从气球发射火箭需要精度

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载体。令人惊讶的是，运载火箭包括一系列由专有软件控制的传感器，以帮助火箭在发射前精确定位。

“第一年致力于火箭运载器的工作，”萨法利说。“我把它称为我们业务的核心。”

当从固定发射台发射时，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。但是从气球发射时引入了变量。气球可以从预定的发射点漂移。由于这种漂移，火箭的轨迹和火箭必须指向的方向需要更新。因此，火箭运载器上的GPS和其他传感器确定了它的确切位置。计算必须在飞行中完成，以确定最佳的飞行路径，使火箭使用储存在小火箭上的有限的燃料到达理想的地点。转动火箭载体，使火箭在发射时指向正确的方向，也需要专有技术。

如果发射不得不中止，可重复使用的火箭载体就变得极其重要。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上的发射塔上。如果天基发射失败，发射小组必须能够引导火箭载体安全返回地球上的指定地点——携带满燃料的火箭——而不会导致它在着陆时爆炸。SpaceRyde在一次测试中证明了他们可以做到这一点。

2019年6月9日，在安大略省北湾，他们进行了首次试飞。使用该系统的一个较小的测试版本，他们安全地将火箭降落在树林中的载体上，设备没有损坏。它已经准备好按照计划重新使用。

基于气球的火箭发射流体和热模拟

SpaceRyde的工程师们通过Ansys启动程序获得了Ansys流体和热求解器，并将其很好地用于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工程师使用的Ansys流利预测上升过程中气球下方尾流的形状和质量。这提供了关于火箭运载器上升过程中周围气流的重要信息，并有助于估计气流对热负荷的影响，火箭运载器的控制能力等。

流动模拟帮助SpaceRyde设计了他们的火箭发动机喷射器。工程师们使用Fluent来估算喷油器上的压降，这使他们能够在制造喷油器之前精确设计以确保发动机的安全运行。随后的机械进样器物理实验显示了与Fluent预测的几乎相同的行为。

热分析

使用Ansys Icepak， SpaceRyde的工程师们模拟了运载火箭从地面到高层大气的过程中的热环境。这使他们能够分析热环境，同时纳入复杂的因素，如不断变化的太阳环境和海拔高度不断变化的气压。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已经从一个两人夫妻经营的公司发展成为一个超过20人的公司，其中大部分是工程师。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有很多工作要做。

“明年对我们来说将是重要的一年，”Safari说。“到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，加入少数几家能够做到这一点的火箭公司的行列。”

Ansys Startup Program团队将为他们加油。

更多信息，请访问Ansys启动程序．