Ve vesmíru běží vlny inovací

Zachycení „vlny inovací“ ve vesmíru s pomocí digitálního inženýrství

Když se řekne udržitelnost, co vás napadne? Možná recyklace, snižování odpadu, veřejná doprava nebo ekologická paliva.

Pro mnoho lidí je udržitelnost spojena s aktivitami na zemi – ale to je pouze část příběhu. Pro odborníky ve vesmírném průmyslu se ochrana životního prostředí vztahuje až ke hvězdám.

Například Světové ekonomické fórum (WEF) upozorňuje, že vesmírný odpad se stane globální výzvou. S rostoucím rozvojem vesmírného sektoru přibývá technických inovací, ale zároveň i odpadu („vesmírného smetí“) a rizik kolizí. Nejde však o nepřekonatelný problém – řešením může být například WEF Space Sustainability Rating (SSR).

To je ale jen jeden z problémů souvisejících s udržitelností ve vesmíru. Mezi další patří světelné znečištění, emise a neefektivní využívání paliva. Těmto výzvám čelí celý vesmírný průmysl a mnoho organizací je staví do popředí svých priorit.

Jednou z nich je MaiaSpace, společnost zaměřená na návrh, výrobu, provoz a komercializaci konkurenceschopných a udržitelnějších řešení pro vesmírné lety. Tým MaiaSpace plánuje do roku 2026 vypustit cenově dostupné mini nosné zařízení s opakovaně použitelným prvním stupněm – což je podle mnohých v oboru velmi ambiciózní.

Tým však spoléhá na flexibilitu, odvážnou kulturu a schopnost kombinovat nové i tradiční know-how. Podle Jeroma Vily, produktového ředitele, využívá MaiaSpace agilní metodiku, iterativní přístup „testuj a uč se“ a sdílenou roadmapu.

Tým složený z odborníků jak z tradičního, tak z nového vesmírného průmyslu chce co nejrychleji dokončit opakovaně použitelný design, který bude zároveň bezpečný, efektivní, levný a udržitelný..

Udržitelná mini raketa

V MaiaSpace není udržitelnost vedlejší cíl. Jak říká technická ředitelka Isabella Quinquisová, společnost přistupuje k udržitelnosti komplexně – tedy v celém procesu návrhu a vývoje. Provádějí analýzy dopadů na životní prostředí pro každé technické rozhodnutí.

Například nosič Maia má kromě opakovaně použitelného prvního stupně pohon na metan a kyslík – efektivní volbu paliva. Navíc plánují přidat tzv. „kick stage“ s novým typem etanolového pohonu, který sníží ekologickou stopu a umožní služby na oběžné dráze.

Raketa je navržena tak, aby přesně odpovídala segmentu malých satelitů na nízké oběžné dráze. Místo honby za velikostí MaiaSpace optimalizuje nosnost skrze modulární konstrukci.

Na rozdíl od firem zaměřujících se na turistiku nebo kolonizaci Marsu se MaiaSpace orientuje na mise blíže Zemi - telekomunikace, navigace nebo podpora zemědělství, rybolovu a další. Pečlivě si vybírá, pro jaké mise svou technologii využije.

„Probíhá vlna inovací, a my ji musíme zachytit, abychom mohli transformovat sebe i celý vesmírný sektor,“ říká Vila.

Udržitelný pokrok pomocí simulací

Ve vesmírném průmyslu je každý start kritický. I když MaiaSpace využívá iterativní přístup „testuj a uč se“, testování není tak dostupné jako u aut nebo letadel. Proto se spoléhají na simulace.

„Dnes máme k dispozici velmi přesné simulační nástroje, které nám šetří čas i peníze,“ říká Romain Palka, inženýr tepelných analýz.

Simulace využívají od samého počátku – porovnávají materiály, tloušťky nádrží a další parametry. Simulace pomáhá i při přípravě fyzických testů a zároveň umožňuje využít výsledky z testů k dalšímu vylepšení modelu.

Navíc simulace umožňuje zkoušet nápady, které by byly fyzicky nebo finančně nedosažitelné – například chování v mikrogravitaci.

Přesnost je klíčová

Ve vesmíru je minimální prostor pro chybu – rozdíl v desetině může znamenat katastrofu. Ale přesnost je těžké dosáhnout, protože podmínky ve vesmíru nelze na Zemi přesně napodobit.

Proto inženýři používají validované nástroje jako Ansys. MaiaSpace využívá například Ansys Systems Tool Kit (STK) pro vizualizaci pohybu horního stupně na oběžné dráze.

Díky schopnosti simulovat více fyzikálních jevů najednou jsou výsledky ještě přesnější. Vila oceňuje, že Ansys nabízí celý ekosystém nástrojů, které spolupracují. Jedním z klíčových je právě tepelná analýza.

Tepelné simulace – klíč k úspěchu

Nosič musí odolat tepelnému namáhání při startu, při průletu atmosférou i na oběžné dráze, kde čelí slunečnímu záření. Palka používá Ansys Thermal Desktop pro modelování tepelných procesů a výběr optimálního návrhu.

„Je to efektivní nástroj, protože snadno reaguje na změny a šetří nám čas,“ říká Palka. Časté úpravy v konstrukci (např. změny v pohonu) výrazně ovlivňují výsledky tepelných výpočtů – a právě flexibilita Ansysu pomáhá rychle reagovat.

Od prostoru pro růst k udržitelnější budoucnosti

Dopady vesmírného průmyslu na Zemi už jsou vidět – GPS, počasí, komunikace, sledování seizmické aktivity a především výzkum klimatu. „Bez družic bychom o změně klimatu věděli mnohem méně,“ říká Vila – více než polovina parametrů pro sledování klimatu pochází z dat z vesmíru.

Do budoucna očekává MaiaSpace další velký pokrok a věří, že nová generace odborníků přinese do oboru nové nápady. Quinquisová zároveň vyzývá ženy, aby se nebály vstoupit do oboru: „Věřte si. Není to nic nedosažitelného.“

„Pořád je toho tolik k objevování,“ uzavírá Palka. A právě simulační software bude i nadále hrát klíčovou roli při posouvání hranic vesmírného výzkumu.

👉 Zaujal vás článek? Spojte se s námi. Řekneme si víc.