Siemens 帮助初创企业 Space Perspective 利用 AWS 的能力加速太空旅游的发展

初创企业 Space Perspective 和 AWS 合作伙伴 Siemens 正彻底改变模拟流程，为太空旅游打造创新而豪华的太空舱。Space Perspective 在 Amazon Web Services（AWS）上使用 Siemens 解决方案，将对结构因素、散热因素和其他影响太空舱设计的因素进行分析的时间从一周缩短到 8 至 12 小时。Space Perspective 需要一套全面的工具来满足其计算流体动力学（CFD）建模的庞大处理需求。使用 Siemens STAR-CCM+ 多物理场模拟软件和 AWS 服务，Space Perspective 可以在 AWS 上同步进行模拟，从而节省大量时间和成本。

Space Perspective 正寻求利用其太空旅游工具，将平民冒险家送入太空。该公司提供从太空欣赏这个蓝色星球的难得体验，让乘客从新的角度认识人类在宇宙中的地位。高度舒适的豪华加压舱悬挂在大型太空气球上，8 名乘客和 1 名飞行员进入该加压舱，以每小时 12 英里的速度在大气层中缓缓上升。乘客会在 10 万英尺的高空盘旋两个小时，观察地球的弧度，随后太空舱会平稳、逐渐下降。太空舱会降落在海面上，由一艘救援船接回乘客，结束他们的旅程。 

不同于典型的航天器，太空舱和飞行器之间没有分离。飞船的太空舱和太空气球在整个飞行过程中都完好无损。这种动力学给 Space Perspective 带来了三重挑战：太空舱在升入太空期间将如何运作，太空舱在达到太空最大巡航高度后如何运作，以及太空舱在降落到地球（包括水面软着陆）期间将如何运作？ 该项目需要强大的分析能力，以计算六小时往返行程的复杂载荷和 CFD，行程中涉及空中、太空和水上旅行，同时需要为乘客提供安全、舒适的环境。Space Perspective 联席首席执行官兼首席技术官 Taber MacCallum 表示：“我们需要了解飞行器在所有这些不同环境中的行为，以便设计出安全有效的飞行器。这就是我们的分析负载如此之大的原因。” 

Space Perspective 很快意识到，要在内部运行分析负载，在成本和时间方面都让人望而却步。为了加快上市时间并扩展其模拟能力，Space Perspective 求助于 Siemens Digital Industries Software，该公司是 AWS 合作伙伴，致力于帮助企业实现数字化转型。Space Perspective 面临的任务需要尽可能多地使用虚拟工具，而不是依赖昂贵的原型。2021 年 8 月，Space Perspective 采用了 Siemens 的初创企业软件解决方案，不久之后就开始使用 AWS 进行模拟。该公司使用 Siemens Xcelerator 产品组合，这是一套全面集成的软件、服务和应用程序开发解决方案，可帮助用户创建自己的应用程序。MacCallum 表示：“就我们是否要使用 CFD 来回答这些问题，这是一个战略决策。”“如果没有 Siemens 和 AWS 的结合，我们根本不会走这条路。”

太空舱、索具、太空气球，以及风和海浪等自然元素之间的相互作用促成了复杂的 CFD 模型，这些模型同时使用多达数百个处理核心。借助 AWS 解决方案，Siemens 帮助 Space Perspective 开发了大规模的并行处理工具，该工具能够以足够快的速度迭代分析，并以此为基础设计飞行器的结构。在 Xcelerator 产品组合中，Space Perspective 使用了 Siemens 开发的多物理场模拟软件 Simcenter STAR-CCM+。通过 STAR-CCM+，工程师能够模拟产品在现实条件下的工作状况，这有助于团队更快地做出更好的设计决策，最终缩短上市时间。多物理场 CFD 建模需要复杂的处理才能高效运行，因此 STAR-CCM+ 在高性能计算集群上运行，该集群是称为节点的独立服务器的集合，而这些服务器通过高带宽网络互连进行连接。

AWS 最近推出了新的高性能计算服务，可提高 AWS 上 CFD 工作负载的性能和可扩展性。STAR-CCM+ 在 Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）上以 100 Gbps 的速度运行，可以为几乎任何工作负载提供安全且大小可调的计算容量。具体而言，该应用程序使用 Amazon EC2 C5 实例，这些实例按计算比率较低的价格提供经济高效、高性能的计算能力，适用于运行高级计算密集型工作负载。以前，在本地八核计算机上进行一次涉及一百万个单元的模拟，需要 Space Perspective 花费大约一周的运行时间。 

使用 AWS 高性能计算服务，Space Perspective 平均可以访问 72 个内核，并且可以在平均 10 小时内运行相同的模拟。如果 Space Perspective 必须根据运行中的多个模拟（每个模型都有不同的几何形状、速度和形状）来构建物理原型，其成本将高达数百万美元。相反，该公司通过在 AWS 上同时运行多个模拟，节省了大量成本。这些模拟有助于 Space Perspective 根据其分析得出的最佳情景构建原型。MacCallum 表示：“除非我们能够为分析提供更多的处理能力，否则我们将无法保证进度。我们联系了 AWS，以了解如何对我们正在做的工作进行并行处理。该项目还在进行当中。我们仍在进行大量的分析工作。”

Space Perspective 继续努力完成分析过程，以期为其客户开发最安全、最豪华的座驾。从陆地出发，穿过大气层，到达太空边缘，然后返回地球进行水上着陆，给太空舱带来巨大的压力。通过数字化方法，Space Perspective 正在对这些不同环境的行为进行高精度建模，从而缩短开发时间和降低主要成本。MacCallum 表示：“这是我们开展工程工作的策略和过程，旨在制造一种前所未有的飞行器，进行前所未有的飞行。”“Siemens 和 AWS 正帮助我们实现太空旅游的愿景。”