Siemens ayuda a la startup Space Perspective a utilizar las capacidades de AWS para acelerar el desarrollo del turismo espacial

La startup Space Perspective y Siemens, socio de AWS, están revolucionando los procesos de simulación para crear una cápsula innovadora y lujosa para el turismo espacial. Gracias a las soluciones de Siemens basadas en Amazon Web Services (AWS), Space Perspective ha reducido el tiempo de análisis de una semana a entre 8 y 12 horas para factores estructurales, térmicos y de otro tipo que afectan al diseño de la cápsula. Space Perspective necesitaba un conjunto integral de herramientas que pudieran gestionar los enormes requisitos de procesamiento de sus modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD). Al utilizar el software de simulación multifísica STAR-CCM+ de Siemens junto con los servicios de AWS, Space Perspective pudo ejecutar simulaciones simultáneas en AWS, lo que supuso ahorros notables en tiempo y costos.

Space Perspective tiene como objetivo utilizar su vehículo de turismo espacial para enviar a aventureros civiles al espacio. Mediante esta experiencia única para ver el planeta azul desde el espacio, la compañía espera ofrecer a los pasajeros una nueva perspectiva sobre el lugar que la humanidad ocupa en el universo. En una lujosa y cómoda cápsula presurizada, suspendida de un gran globo espacial, ocho personas y un piloto se elevarán con suavidad por la atmósfera a 19 kilómetros por hora. Los pasajeros flotan durante dos horas a más de 30 000 metros de altura, desde donde pueden observar la curvatura de la Tierra, hasta que llega el momento de realizar un descenso suave y gradual. La cápsula ameriza en el océano, donde una embarcación de recuperación se reúne con los pasajeros para concluir su viaje. 

A diferencia de las naves espaciales típicas, no hay separación entre la cápsula y el vehículo. La cápsula y el globo de la nave permanecen intactos durante todo el vuelo. Este tipo de dinámica plantea un triple desafío para Space Perspective: ¿cómo funcionará la cápsula durante el ascenso al espacio, cómo lo hará después de alcanzar la altitud máxima de crucero en el espacio y cómo funcionará durante su descenso a la Tierra en un suave amerizaje? El proyecto requiere análisis sólidos para determinar las complejas cargas y la CFD de un viaje de ida y vuelta de seis horas que implica viajar por aire, espacio y agua, todo ello mientras se mantiene un entorno seguro y cómodo para los pasajeros. “Tenemos que entender cómo se comporta el vehículo en todos esos entornos diferentes para poder diseñarlo de modo que funcione de forma segura y eficaz”, afirma Taber MacCallum, codirector ejecutivo y director técnico de Space Perspective. “Por eso nuestra carga analítica es tan alta”. 

Space Perspective se dio cuenta muy rápido de que ejecutar cargas analíticas en las instalaciones era prohibitivo en términos de costo y tiempo. Para acelerar el tiempo de comercialización y ampliar sus capacidades de simulación, Space Perspective recurrió a Siemens Digital Industries Software, un socio de AWS que ayuda a las empresas a realizar su transformación digital. Las tareas a las que se enfrentaba Space Perspective requerían utilizar tantas herramientas virtuales como fuera posible y no depender de prototipos con un costo elevado. En agosto de 2021, Space Perspective adoptó las soluciones de software de Siemens para startups y, poco después, comenzó a realizar simulaciones con AWS. La empresa utiliza el portfolio de Siemens Xcelerator, un conjunto completo e integrado de software, servicios y una solución de desarrollo de aplicaciones que ayuda a los usuarios a crear sus propias aplicaciones. “Fue una decisión estratégica plantearnos si íbamos a utilizar CFD para responder a estas preguntas”, afirma MacCallum. “Sin la combinación de Siemens y AWS, simplemente no habríamos seguido este camino”.

La interacción de la cápsula, los cables de suspensión, el globo y los elementos naturales, como el viento y las olas, da lugar a modelos de CFD complejos que utilizan hasta varios cientos de núcleos de procesamiento de forma simultánea. A través de las soluciones de AWS, Siemens ayudó a Space Perspective a desarrollar enormes herramientas de procesamiento en paralelo que podían iterar el análisis lo suficientemente rápido de modo que pudieran utilizarse como base para diseñar la estructura del vehículo. Dentro del portfolio de Xcelerator, Space Perspective utiliza Simcenter STAR-CCM+, un software de simulación multifísica desarrollado por Siemens. Gracias a STAR-CCM+, los ingenieros pudieron realizar simulaciones de productos que funcionan en condiciones reales, lo que ayuda a los equipos a tomar mejores decisiones de diseño más rápido y, en última instancia, acelerar el tiempo de comercialización. La generación de modelos de CFD multifísicos requiere un procesamiento sofisticado para funcionar de manera eficiente, por lo que STAR-CCM+ se ejecuta en un clúster de computación de alto rendimiento: un conjunto de servidores independientes, denominados nodos, conectados entre sí mediante interconexiones de red de gran ancho de banda.

AWS presentó recientemente nuevos servicios de computación de alto rendimiento que aumentan el rendimiento y la escalabilidad de las cargas de trabajo de CFD en AWS. STAR-CCM+ se ejecuta a 100 Gbps en Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), lo cual proporciona una capacidad de computación segura y de tamaño variable para prácticamente cualquier carga de trabajo. En concreto, la aplicación utiliza instancias C5 de Amazon EC2, que ofrecen una potencia de computación rentable y de alto rendimiento, con una baja relación entre precio y procesamiento, para ejecutar cargas de trabajo avanzadas con uso intensivo de recursos de computación. Antes, una única simulación con un millón de celdas en una computadora local con ocho núcleos tardaba aproximadamente una semana en ejecutarse en Space Perspective. 

Gracias a los servicios de computación de alto rendimiento de AWS, Space Perspective tuvo acceso a un promedio de 72 núcleos y pudo ejecutar la misma simulación en un promedio de 10 horas. Space Perspective incurriría en costos de millones de dólares si tuviera que crear prototipos físicos a partir de las múltiples simulaciones que estaba ejecutando, cada una con diferentes geometrías, velocidades y formas. En cambio, la empresa ahorra enormes cantidades de costos al ejecutar varias simulaciones de forma simultánea en AWS. Las simulaciones ayudan a Space Perspective a crear un prototipo basado en el mejor escenario que revelan sus análisis. “No íbamos a poder mantener el cronograma a menos que pudiéramos aportar más capacidad de procesamiento al análisis”, afirma MacCallum. “Nos pusimos en contacto con AWS para averiguar cómo procesar en paralelo el trabajo que estamos realizando. Y el proyecto está en marcha. Todavía estamos realizando una gran cantidad de trabajo analítico”.

Space Perspective continúa trabajando en el proceso de análisis con el objetivo de desarrollar el viaje más seguro y lujoso posible para sus clientes. Viajar desde la tierra, atravesar la atmósfera, llegar al borde del espacio y regresar a la Tierra para un amerizaje somete a la cápsula a factores de estrés considerables. Mediante un enfoque digitalizado, Space Perspective modela el comportamiento de estos entornos diferentes con un alto grado de precisión, lo que reduce el tiempo y los principales costos de desarrollo. “Es una estrategia y un proceso que consiste en realizar nuestro trabajo de ingeniería para crear un vehículo que nunca se ha fabricado antes y, así, realizar un tipo de vuelo que nunca se ha ofrecido antes”, explica MacCallum. “Siemens y AWS nos ayudan a hacer realidad nuestra visión del turismo espacial”.