Siemens aide la start-up Space Perspective à utiliser les capacités d'AWS pour accélérer le développement du tourisme spatial

La start-up Space Perspective et Siemens, Partenaire AWS, révolutionnent les processus de simulation afin de créer une capsule innovante et luxueuse pour le tourisme spatial. En utilisant les solutions Siemens sur Amazon Web Services (AWS), Space Perspective a réduit le temps d'analyse d'une semaine à 8 à 12 heures pour les facteurs structurels, thermiques et autres qui affectent la conception des capsules. Space Perspective avait besoin d'une suite complète d'outils capables de gérer les énormes exigences de traitement liées à sa modélisation numérique de la dynamique des fluides (CFD, Computational Fluid Dynamics). Grâce au logiciel de simulation multiphysique STAR-CCM+ de Siemens et aux services AWS, Space Perspective a pu exécuter des simulations simultanées sur AWS, réalisant ainsi des économies considérables en matière de temps et d'argent.

Space Perspective cherche à utiliser son véhicule de tourisme spatial pour envoyer des aventuriers civils dans l'espace. En proposant cette expérience unique de voir la planète bleue depuis l'espace, la société espère offrir aux passagers une nouvelle perspective sur la place de l'humanité dans l'Univers. Dans une capsule pressurisée luxueuse et très confortable suspendue à un gros ballon spatial, huit passagers et un pilote s'élèveront doucement dans l'atmosphère à 19 kilomètres par heure. Les passagers planent à 30 kilomètres d'altitude pendant 2 heures, observant la courbure de la Terre jusqu'à ce qu'il soit temps de descendre doucement et progressivement. La capsule amerrit dans l'océan, où un navire de récupération vient à la rencontre des passagers pour achever leur voyage. 

Contrairement aux engins spatiaux classiques, il n'y a pas de séparation entre la capsule et le véhicule. La capsule et le ballon du vaisseau restent intacts pendant tout le vol. Ce type de dynamique pose un triple défi à Space Perspective : comment fonctionnera la capsule lors de son ascension dans l'espace, comment fonctionnera-t-elle une fois qu'elle aura atteint son altitude de croisière maximale dans l'espace et comment fonctionnera-t-elle pendant sa descente vers la Terre, comprenant un amerrissage en douceur ? Le projet nécessite une analytique robuste pour déterminer les charges complexes et les CFD d'un aller-retour de six heures impliquant des déplacements dans les airs, l'espace et l'eau tout en maintenant un environnement sûr et confortable pour les passagers. « Nous devons comprendre comment le véhicule se comporte dans tous ces différents environnements afin de pouvoir le concevoir pour qu'il fonctionne de manière sûre et efficace », déclare Taber MacCallum, co-CEO et Chief Technical Officer de Space Perspective. « C'est pourquoi notre charge analytique est si élevée. » 

Space Perspective s'est rapidement rendu compte que l'exécution de charges analytiques sur site était prohibitive en matière de coût et de temps. Pour accélérer ses délais de commercialisation et étendre ses capacités de simulation, l'entreprise s'est tournée vers Siemens Digital Industries Software, un Partenaire AWS qui accompagne les entreprises dans leur transformation numérique. Les tâches auxquelles Space Perspective était confrontée nécessitaient d'utiliser autant d'outils virtuels que possible et de ne pas s'appuyer sur des prototypes coûteux. En août 2021, Space Perspective a adopté les solutions logicielles pour les start-ups de Siemens et a commencé peu de temps après des simulations à l'aide d'AWS. La société utilise le portefeuille Siemens Xcelerator, un portefeuille complet et intégré de logiciels, de services et une solution de développement d'applications qui aide les utilisateurs à créer leurs propres applications. « C'était une décision stratégique quant à savoir si nous allions utiliser les CFD pour répondre à ces questions », explique M. MacCallum. « Sans l'association de Siemens et d'AWS, nous n'aurions tout simplement pas pu emprunter cette voie. »

L'interaction entre la capsule, le gréement, le ballon et les éléments naturels tels que le vent et les vagues contribue à la création de modèles CFD complexes qui utilisent jusqu'à plusieurs centaines de cœurs de traitement simultanément. À l'aide des solutions AWS, Siemens a aidé Space Perspective à développer d'énormes outils de traitement parallèle capables d'itérer l'analyse suffisamment rapidement pour servir de base à la conception de la structure du véhicule. Dans le portefeuille Xcelerator, Space Perspective utilise Simcenter STAR-CCM+, un logiciel de simulation multiphysique développé par Siemens. Grâce à STAR-CCM+, les ingénieurs ont pu simuler le fonctionnement de produits dans des conditions réelles, ce qui aide les équipes à prendre de meilleures décisions de conception plus rapidement et, en fin de compte, à accélérer les délais de commercialisation. La modélisation CFD multiphysique nécessite un traitement sophistiqué pour fonctionner efficacement. STAR-CCM+ s'exécute donc sur un cluster de calcul haute performance, qui est un ensemble de serveurs distincts appelés nœuds connectés par des interconnexions réseau à large bande passante.

AWS a récemment introduit de nouveaux services de calcul hautes performances qui améliorent les performances et la capacité de mise à l'échelle des charges de travail CFD sur AWS. STAR-CCM+ fonctionne à 100 Gbit/s sur Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), qui fournit une capacité de calcul sécurisée et redimensionnable pour pratiquement toutes les charges de travail. Plus précisément, l'application utilise des instances Amazon EC2 C5 qui offrent une puissance de calcul rentable et haute performance à un faible rapport prix/calcul pour l'exécution de charges de calcul avancées. Auparavant, une seule simulation impliquant un million de cellules sur un ordinateur local à huit cœurs nécessitait environ une semaine d'exécution de Space Perspective. 

Grâce aux services de calcul hautes performances d'AWS, Space Perspective avait accès à 72 cœurs en moyenne et pouvait exécuter la même simulation en 10 heures en moyenne. Space Perspective aurait à supporter des coûts de plusieurs millions de dollars si elle devait construire des prototypes physiques à partir des multiples simulations qu'elle exécutait, chacune avec des géométries, des vitesses et des formes différentes. Au lieu de cela, l'entreprise économise des sommes considérables en exécutant plusieurs simulations simultanément sur AWS. Les simulations aident Space Perspective à construire un prototype sur la base du meilleur scénario révélé par son analyse. « Nous n'allions pas être en mesure de respecter le calendrier si nous ne pouvions pas augmenter la puissance de traitement de l'analyse », explique M. MacCallum. « Nous avons contacté AWS pour déterminer comment traiter en parallèle le travail que nous effectuons. Et le projet se poursuit. Nous sommes encore en train de réaliser de nombreux travaux analytiques. »

Space Perspective poursuit son processus d'analyse dans le but de développer le trajet le plus sûr et le plus luxueux possible pour ses clients. Le fait de voyager de la Terre ferme à travers l'atmosphère jusqu'aux confins de l'espace, puis de retourner sur Terre pour un amerrissage crée d'immenses facteurs de stress sur la capsule. Grâce à une approche numérique, Space Perspective modélise le comportement de ces différents environnements avec une grande précision, ce qui réduit le temps et les coûts de développement importants. « Il s'agit d'une stratégie et d'un processus liés à nos travaux d'ingénierie visant à créer un véhicule inédit, pour effectuer un type de vol qui n'a jamais été proposé auparavant », affirme M. MacCallum. « Siemens et AWS nous aident à concrétiser notre vision du tourisme spatial. »