新思科技與Electro Magnetic Applications 公司（EMA）以及Bentley Systems旗下的Cesium合作，通過對組件、系統和月球環境進行虛擬建模的方式，來測試設備功能

摘要

• 位于休斯頓的美國宇航局（NASA）約翰遜航天中心聯合新思科技與Electro Magnetic Applications公司（EMA），開展關于阿爾忒彌斯（Artemis）登月航天服暴露在月球環境條件下電荷積累水平的研究
• Cesium與新思科技正在與NASA SCaN（空間通信與導航計劃）的 “月球第三代合作伙伴項目” （Lunar 3GPP）開展合作，該項目設在NASA位于克利夫蘭的格倫研究中心，旨在支持月球上的蜂窩通信網絡部署
• NASA格倫研究中心的工程師正在利用新思科技的電磁仿真解決方案，分析在模擬月球任務中，航天服和月球車天線的性能表現

美國宇航局（NASA）與新思科技（Synopsys, Inc.，NASDAQ：SNPS）和Electro Magnetic Applications公司（EMA）合作，共同驗證航天服在月球環境下的適應性與兼容性。這項工作為新思科技持續支持未來“阿爾忒彌斯”任務提供了有力支撐，其中包括與Bentley Systems旗下的Cesium以及位于克利夫蘭的NASA格倫研究中心開展合作，利用數字孿生技術驗證月球表面蜂窩通信系統的性能。

Ansys HFSS可對月球著陸器上天線的性能進行仿真

新思科技與EMA公司的聯合工作，旨在降低艙外活動（EVA）系統（尤其是航天服）面臨的風險，這些風險主要來自月壤（月球風化層）相互作用產生的摩擦起電，以及空間等離子體環境引發的電荷積累和靜電放電（ESD）。靜電放電（ESD）事件可能會損壞通信和生命保障所需的任務關鍵電子設備，因此，分析復雜、多層結構的“阿爾忒彌斯”航天服在月球上能承受的電荷積累水平，是保障其在月面長期運行的關鍵。

根據既定方案，新思科技與EMA將使用電磁充放電仿真工具Ansys Charge Plus?，開發并應用基于物理的分析流程，評估在相關月球等離子體環境下，航天服材料、多層堆疊結構以及典型的航天服特征的表現。Charge Plus是目前市面上唯一一款能夠全三維計算此類空間充放電問題的商用軟件，其優勢在于能夠對復雜多材料系統中，等離子體相互作用、表面充電、電荷傳輸及ESD的耦合物理過程進行建模分析。

這些仿真工作，與EMA在馬薩諸塞州皮茲菲爾德的空間環境與輻射效應（SERE）實驗室開展的測試和驗證工作結合；該實驗室是少數能夠在地面復現空間等離子體環境關鍵特征的設施之一。這種“仿真+測試”的集成工作流程，使團隊能夠識別電荷積累的主導因素、評估設計權衡，并將驗證工作聚焦于對宇航員安全和任務成功最為關鍵的環節。

EMA公司首席技術官Justin McKennon表示： “我們很榮幸能夠支持NASA約翰遜航天中心推進 ‘阿爾忒彌斯’的艙外活動準備工作。將測試數據與仿真工作流程相結合，有助于我們識別最惡劣的電荷積累工況、評估材料堆疊方案，并將驗證工作精準聚焦于最關鍵的環節。”

除了航天服驗證外，Cesium還將三維空間數據與真實月球地形數據整合到新思科技的數字任務工程環境中，利用Ansys RF Channel Modeler?軟件分析射頻（RF）信號的傳播性能。該技術棧中還包含Ansys HFSS?仿真軟件，用于分析安裝在航天服和月球車上的高保真天線模型，深入洞察分析月球表面端到端通信系統的連接性能。

Bentley Systems首席平臺官Patrick Cozzi指出： “要建設月球通信網絡，首先必須構建一個 “數字月球” 。Cesium的高保真度數字孿生系統提供了一個虛擬平臺，用于測試通信信號在復雜月球地形下的性能表現，從而在硬件部署之前驗證網絡可靠性，并確保關鍵的通信連接。”

NASA格倫研究中心的月球3GPP團隊利用該解決方案，在真實作業場景中對射頻覆蓋范圍進行了可視化及驗證。這些分析結果，可以為未來月球基地外部通信的天線部署提供依據。此外，該方案還可識別月球上由隕石坑、巖層等地理因素造成的潛在 “信號盲區” ，從而為宇航員和月球車規避此類區域提供支持，助力任務規劃。

NASA前局長、現任新思科技旗下AGI的顧問Jim Bridenstine表示： “阿爾忒彌斯計劃是一項雄心勃勃的集體事業，旨在讓人類重返月球，并建立長期駐留能力，為未來探索奠定基礎。隨著人類不斷深入探索既充滿挑戰又蘊含無限機遇的太空，我們必須以更快、更大膽、更高效的方式推動創新。 采用數字工程技術，使團隊能夠在硬件制造之前對設計進行虛擬建模、測試和優化，這是降低風險并加速創新的重要舉措。”

“仿真是真實的驗證和確認相關設備能否在太空環境中正常運行的必要手段。”

—— Callie Lissinna, Verification and Validation Lead and Co-founder, Wyvern

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