Siemens Membantu Perusahaan Rintisan Space Perspective Menggunakan Kapabilitas AWS untuk Mempercepat Pengembangan Pariwisata Antariksa

Perusahaan Rintisan Space Perspective dan Partner AWS Siemens merevolusi proses simulasi guna membangun kapsul yang inovatif dan mewah untuk pariwisata antariksa. Dengan menggunakan solusi Siemens di Amazon Web Services (AWS), Space Perspective telah mengurangi waktu analisis dari satu minggu menjadi delapan hingga 12 jam untuk faktor struktural, termal, dan lainnya yang dapat memengaruhi desain kapsul. Space Perspective membutuhkan serangkaian alat komprehensif yang dapat menangani banyak persyaratan pemrosesan untuk pemodelan dinamika fluida komputasi (CFD). Menggunakan perangkat lunak simulasi multifisika STAR-CCM+ milik Siemens beserta layanan AWS, Space Perspective dapat menjalankan simulasi simultan di AWS, sehingga menghemat waktu dan biaya yang sangat besar.

Space Perspective ingin menggunakan kendaraan pariwisata antariksa untuk mengirim petualang sipil ke antariksa. Dengan memberikan pengalaman sekali seumur hidup untuk melihat planet biru dari antariksa ini, perusahaan berharap dapat memberikan perspektif baru tentang tempat umat manusia di alam semesta kepada para penumpang. Di dalam kapsul bertekanan yang mewah dan sangat nyaman, yang digantung di balon antariksa besar, delapan penumpang dan seorang pilot akan naik secara perlahan melalui atmosfer dengan kecepatan 12 mil per jam. Penumpang melayang di ketinggian 100.000 kaki selama dua jam, melihat lengkungan Bumi sampai tiba waktunya untuk pendaratan yang halus dan bertahap. Kapsul akan mendarat di lautan, tempat recovery vessel menjemput para penumpang untuk mengakhiri perjalanan mereka. 

Tidak seperti pesawat antariksa biasa, tidak ada pemisahan antara kapsul dan kendaraan. Kapsul dan balon pesawat tetap menyatu selama penerbangan. Jenis dinamika ini menciptakan tiga tantangan untuk Space Perspective: bagaimana fungsi kapsul selama naik ke antariksa, bagaimana fungsi kapsul setelah mencapai ketinggian jelajah maksimum di antariksa, dan bagaimana fungsi kapsul selama turun ke Bumi, yang meliputi pendaratan lunak di air? Proyek ini membutuhkan analitik yang kuat untuk mengetahui beban kompleks dan CFD dari perjalanan pulang pergi enam jam yang melibatkan perjalanan melalui udara, antariksa, dan air, sambil mempertahankan lingkungan yang aman dan nyaman bagi penumpang. “Kita harus memahami perilaku kendaraan di semua lingkungan yang berbeda, sehingga kita dapat mendesainnya agar beroperasi secara aman dan efektif,” kata Taber MacCallum, co-CEO dan chief technical officer di Space Perspective. “Oleh karena itu, beban analitik kami sangat tinggi.” 

Space Perspective dengan cepat menyadari bahwa menjalankan beban analitik secara on-premise tidak memungkinkan karena membutuhkan banyak biaya dan waktu. Untuk mempercepat waktu masuk pasar dan memperluas kemampuan simulasinya, Space Perspective beralih ke Siemens Digital Industries Software, partner AWS yang membantu banyak perusahaan dalam transformasi digital mereka. Tugas yang dihadapi oleh Space Perspective menuntut penggunaan alat virtual sebanyak mungkin dan tidak bergantung pada prototipe yang mahal. Pada Agustus 2021, Space Perspective mengadopsi Solusi Perangkat Lunak Siemens untuk Perusahaan Rintisan dan memulai simulasi menggunakan AWS tidak lama setelah itu. Perusahaan ini menggunakan portofolio Siemens Xcelerator, sebuah portofolio perangkat lunak, layanan, serta solusi pengembangan aplikasi yang komprehensif dan terintegrasi yang membantu pengguna untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri. “Apakah kami akan menggunakan CFD untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini adalah sebuah keputusan strategis,” kata MacCallum. “Tanpa kerja sama Siemens dan AWS, kami tidak akan pernah sampai di sini.”

Interaksi kapsul, rigging, balon, dan elemen alami seperti angin dan gelombang akan berkontribusi pada model CFD kompleks, yang menggunakan hingga beberapa ratus inti pemrosesan secara bersamaan. Dengan solusi AWS, Siemens membantu Space Perspective mengembangkan alat pemrosesan paralel yang masif, yang dapat mengulangi analisis dengan cukup cepat untuk digunakan sebagai dasar guna merancang struktur kendaraan. Dalam portofolio Xcelerator, Space Perspective menggunakan Simcenter STAR-CCM+, sebuah perangkat lunak simulasi multifisika yang dikembangkan oleh Siemens. Dengan STAR-CCM+, para rekayasawan dapat menyimulasikan produk yang bekerja di dunia nyata, yang membantu tim dalam membuat keputusan desain yang lebih baik dengan lebih cepat, sehingga pada akhirnya mempercepat waktu masuk pasar. Pemodelan CFD multifisika membutuhkan pemrosesan yang canggih agar dapat berjalan secara efisien, sehingga STAR-CCM+ berjalan pada klaster komputasi performa tinggi, yang merupakan sekumpulan server terpisah yang disebut simpul, dan dihubungkan oleh interkoneksi jaringan bandwidth tinggi.

Baru-baru ini, AWS memperkenalkan layanan komputasi performa tinggi baru yang meningkatkan performa dan skalabilitas beban kerja CFD di AWS. STAR-CCM+ berjalan pada kecepatan 100 Gbps di Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), yang menyediakan kapasitas komputasi yang aman dan dapat diubah ukurannya untuk hampir semua beban kerja. Secara khusus, aplikasi ini menggunakan Instans Amazon C5 EC2, yang menghasilkan daya komputasi performa tinggi dan hemat biaya dengan rasio harga per komputasi yang rendah, untuk menjalankan beban kerja yang memerlukan banyak komputasi canggih. Sebelumnya, Space Perspective memerlukan waktu sekitar satu minggu untuk menjalankan simulasi tunggal yang melibatkan satu juta sel pada komputer lokal dengan delapan inti. 

Dengan menggunakan layanan komputasi performa tinggi AWS, Space Perspective memiliki akses ke rata-rata 72 inti dan dapat menjalankan simulasi yang sama dalam waktu rata-rata 10 jam. Space Perspective akan menanggung biaya jutaan dolar jika harus membangun prototipe fisik dari banyaknya simulasi yang dijalankannya, yang masing-masing mempunyai geometri, kecepatan, dan bentuk yang berbeda. Sebaliknya, perusahaan akan menghemat biaya yang sangat besar dengan menjalankan banyak simulasi secara bersamaan di AWS. Simulasi dapat membantu Space Perspective membangun prototipe pada skenario kasus terbaik yang diungkapkan oleh analisisnya. “Kami tidak akan dapat memenuhi jadwal kecuali kami dapat memperkuat pemrosesan untuk analisis,” kata MacCallum. “Kami menghubungi AWS untuk mencari tahu cara memproses pekerjaan yang kami lakukan secara paralel. Proyek ini sedang berlangsung. Kami masih harus melakukan banyak pekerjaan analitik.”

Space Perspective terus bekerja menyelesaikan proses analisis dalam upaya mengembangkan perjalanan seaman dan semewah mungkin bagi pelanggannya. Bepergian dari darat, melalui atmosfer, ke tepi antariksa, dan kembali ke Bumi dengan pendaratan di air menciptakan faktor tekanan yang sangat besar pada kapsul. Melalui pendekatan digital, Space Perspective memodelkan perilaku berbagai lingkungan ini dengan tingkat akurasi yang tinggi, yang dapat mengurangi waktu dan biaya utama dalam pengembangan. “Ini adalah sebuah strategi dan proses dalam melakukan pekerjaan rekayasa kami untuk menciptakan kendaraan yang belum pernah dibuat sebelumnya, untuk melakukan jenis penerbangan yang belum pernah ditawarkan sebelumnya,” kata MacCallum. “Siemens dan AWS membantu mewujudkan visi kami untuk pariwisata antariksa.”