Axiom Space正在使用Ansys 万博simulation来建造首个商业空间站

Axiom空间他是Ansys Startup Pr万博ogram的成员之一，正在加紧迎接挑战。

Axiom Space由Michael Suffredini(2005年至2015年担任NASA国际空间站项目经理)和Kam Ghaffarian博士(NASA第二大工程服务承包商Stinger Ghaffarian Technologies, Inc.的创始人)于2016年创立。2020年初，公理空间公司赢得了美国宇航局的合同，建造了第一个商业空间站，最初连接到国际空间站的前端节点。在他们的网站上，Axiom Hub One的发射倒计时是3年10个月零1天，这是一个将前往国际空间站的太空舱。

万博Ansys将全程帮助他们。Axiom的工程师正在尝试使用Ansys Mechanical和Ansys Fluent软件解决他们所面临的最棘手的结构和流体流动挑战万博万博Ansys启动程序．

Axiom首席技术官马特•奥德勒(Matt Ondler)表示:“作为一家初创公司，你总是在寻找交易，因为最初几年资金有限。事实证明，万博Ansys创业项目对我们来说意义重大。”

一种独特推进器的设计与仿真

Axiom的工程师们依靠一种由氧气和甲烷驱动的创新推进器将Axiom Hub One推进到国际空间站。他们将从SpaceX或蓝色起源(Blue Origin)的发射器获得助推进入太空，然后，一旦进入轨道，他们将依靠这个新的推进器将他们操纵到国际空间站。

氧气-甲烷推进器解决了两个挑战:它取代了迄今为止传统上用于操纵航天飞机的有毒单甲基肼燃料，甲烷燃料可以在整个任务过程中从意想不到的来源产生。

“我们可以用宇航员呼出的气体制造火箭燃料，”奥德勒说。这一过程依赖于萨巴蒂尔过程，该过程使用镍催化剂使氢气与宇航员呼出的二氧化碳发生反应，产生甲烷和水。它已经在国际空间站的实验中得到了测试和证明。

奥德勒说:“研究表明，大约六名宇航员就能产生足够的甲烷，以满足我们所有的推进剂需求。”“这项技术具有长期的应用前景。火星上有很多二氧化碳，所以你可以制造火箭燃料，把你从火星任务中带回家，而不是随身携带所有的燃料。”

但之前还没有人驾驶过以甲烷为动力的航天器，所以他们正在使用万博Ansys流利帮助设计。推进器面临的挑战之一是最大限度地提高效率，这是由一个名为“比冲”的变量来衡量的。这就是总冲量(平均推力乘以总发射时间)除以所用推进剂的重量。比冲量越高，特定速度变化所消耗的燃料就越少。

使比冲最大化的一个步骤是尽可能彻底地混合甲烷和氧分子。根据Ondler的说法，使分子旋转和混合的注入板是一门艺术和科学。“因此，我们运行Ans万博ys Fluent并获得仿真结果，然后构建解决方案并对其进行测试，看看它是如何工作的，然后在仿真和测试之间进行迭代，”他说。“最大限度地提高推进器的比冲贯穿整个系统——比冲效率越高，燃料箱就越小;燃料箱越小，飞船本身的余量就越大，整个飞船都会受到影响。”

万博Ansys的应力分析结果推动了第一个Axiom模块(AxH1)的设计。

空间站结构考虑

Axiom Hub将连接到国际空间站和未来他们建造的任何商业空间站，是宇航员的生活和研究空间。它长60英尺，直径15英尺，重近6万磅。

“这些模块都是巨大的硬件，当你内部有压力，外部有真空时，它们会伸展、膨胀和弯曲，”Ondler说。“我们使用Ansys机械来万博帮助我们了解所有这些属性:它是如何弯曲的，应力点在哪里，我们可能需要改变设计的地方。”

结构载荷将根据模块是在地面上，被运送到发射场，还是经历发射的高强度而变化。热负荷也会在太空中造成重大的结构挑战，因为模块朝向太阳的一面可能比背向太阳的一面要热几百度。在这种情况下，如果模块设计不当，热膨胀和收缩可能足以导致结构分离或屈曲。万博Ansys机械将有助于确保这一切不会发生。

Ondler表示:“我们使用Ansys机械万博和Fluent的经验非常非常积极。“这个界面很容易学习，也很容易使用。Ansy万博s Startup Program为我们提供了急需的仿真工具。”

公理太空站内部的渲染图

私人空间站至关重要

设计、制造并将这些中心运送到国际空间站是当前的目标。最终，公理空间将从国际空间站分离出来，成为自己独立的空间站。这将是第一个完全商业化的空间站。分离后，Axiom将继续添加模块，其中一些模块可能会为特定的空间制造或研究客户定制。虽然有些人可能会质疑是否需要另一个空间站，甚至是多个功能不同的空间站，但奥德勒确信，我们在不久的将来和遥远的将来都需要空间站。

他说:“我们空间站中心的直接用途将是在微重力环境下试验和制造地面上无法制造的产品。”万博网他列举了一些在国际空间站上探索过的有趣、实用的解决方案:

• 一种光纤电缆，传输长度是现有光纤的100到1000倍。
• 完美的视网膜和角膜植入物可以在微重力环境下进行生物打印，但如果在地球上制造，就会因重力而变形。
• 金属合金的成分在地球上就像油和醋一样沉淀下来，但在微重力下却保持在一起，创造出完全不同的金属特性和性能。
• 完美的蛋白质晶体，更快，更有效的药物评估。

“从长远来看，对空间站的需求更大，更现实——将人类推向地球之外，”奥德勒总结道。“未来可能需要100年或1000年的时间，但作为一个物种，我们必须在多个星球上繁衍。”

新的空间站将成为通往这些行星的垫脚石。万博Ansys仿真解决方案将帮助工程师解决最棘手的挑战。

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