Les solutions de Synopsys soutiennent le programme Artemis de la NASA grâce à l'analyse des combinaisons spatiales et au développement de systèmes de communication

Synopsys collabore avec EMA et Cesium, une filiale de Bentley Systems, afin de tester le bon fonctionnement des équipements en reproduisant virtuellement des composants, des systèmes et l'environnement lunaire.

• Le Centre spatial Johnson de la NASA, situé à Houston, fait appel à Synopsys et à Electro Magnetic Applications, Inc. (EMA) pour étudier l'état de charge des combinaisons spatiales Artemis suite à leur exposition à l'environnement lunaire.
• Cesium et Synopsys collaborent avec le projet Lunar 3rd Generation Partnership Project (Lunar 3GPP) du programme SCaN (Space Communications and Navigation) de la NASA, au Centre de recherche Glenn de l'agence à Cleveland, afin de soutenir le déploiement d'un réseau cellulaire sur la Lune.
• Le Centre de recherche Glenn de la NASA utilise la solution de simulation électromagnétique de Synopsys pour analyser les performances des antennes montées sur les combinaisons spatiales et les rovers lors de missions lunaires simulées.

Le Centre spatial Johnson de la NASA a choisi Synopsys, Inc. (NASDAQ : SNPS) et EMA pour vérifier la compatibilité des combinaisons spatiales avec l'environnement lunaire. Ce projet s'inscrit dans le cadre du soutien continu apporté par Synopsys aux futures missions Artemis, qui comprend également une collaboration avec Cesium, filiale de Bentley Systems, et le Centre de recherche Glenn de la NASA à Cleveland, visant à valider les performances des systèmes cellulaires à la surface de la Lune à l'aide de la technologie des jumeaux numériques.

La collaboration entre l'EMA et Synopsys vise à réduire les risques pesant sur les systèmes destinés aux activités extravéhiculaires (EVA), en particulier les combinaisons spatiales, liés à la fois à la triboélectrification résultant des interactions avec le régolite lunaire et à l'accumulation de charges électriques et aux décharges électrostatiques (ESD) provenant de l'environnement plasmatique spatial. L'analyse des niveaux de charge auxquels les combinaisons spatiales Artemis, complexes et multicouches, pourraient être soumises sur la Lune est un élément clé pour la poursuite des opérations à la surface lunaire, car les décharges électrostatiques peuvent endommager les composants électroniques essentiels à la mission, nécessaires aux communications et au maintien des fonctions vitales.

Dans le cadre de cette approche, l'EMA et Synopsys mettront en œuvre et développeront des processus d'analyse fondés sur la physique à l'aide d'Ansys Charge Plus™, un outil logiciel de simulation dédié à la charge et à la décharge électromagnétiques, afin d'évaluer les matériaux des combinaisons spatiales, les empilements de couches et les caractéristiques représentatives des combinaisons dans les conditions de plasma lunaire pertinentes. Charge Plus est actuellement le seul logiciel disponible dans le commerce capable de traiter ce type de problèmes de charge spatiale en 3D, grâce à sa capacité à modéliser les phénomènes physiques couplés régissant l'interaction du plasma, la charge de surface, le transport de charge et les décharges électrostatiques (ESD) dans des systèmes complexes composés de plusieurs matériaux.

Ces travaux de simulation s'accompagnent d'activités d'essai et de validation menées au laboratoire SERE (Space Environment and Radiation Effects) de l'EMA, situé à Pittsfield, dans le Massachusetts, l'une des rares installations capables de reproduire au sol les principaux aspects de l'environnement plasmatique spatial. Ce processus intégré de simulation et d'essais permet aux équipes d'identifier les facteurs influant sur la charge, d'évaluer les compromis de conception et de concentrer la validation sur les aspects les plus critiques pour la sécurité des astronautes et la réussite de la mission.

« Nous sommes honorés de soutenir le Centre spatial Johnson de la NASA dans ses efforts pour préparer les sorties extravéhiculaires (EVA) dans le cadre du programme Artemis », a déclaré Justin McKennon, directeur technique d'EMA. « En combinant les données issues des essais avec des processus de simulation, nous pouvons aider à identifier les conditions de charge les plus défavorables, à évaluer les empilements de matériaux et à cibler la validation là où cela compte le plus. »
Outre la validation des combinaisons spatiales, Cesium a intégré des données topographiques lunaires en 3D réalistes et spatiales dans l'environnement d'ingénierie de mission numérique de Synopsys, où les performances de propagation des signaux radiofréquences (RF) sont analysées à l'aide du logiciel Ansys RF Channel Modeler™. Le logiciel de simulation Ansys HFSS™ fait également partie de la pile technologique pour les modèles d'antennes haute-fidélité installés sur les combinaisons spatiales et les rovers, fournissant des informations sur la connectivité de bout en bout à la surface de la Lune.
« Pour mettre en place un réseau lunaire, il faut d’abord créer une Lune numérique », a déclaré Patrick Cozzi, directeur des plateformes chez Bentley Systems. « Le jumeau numérique haute-fidélité de Cesium offre un environnement virtuel permettant de tester le comportement des signaux de communication face à la topographie lunaire complexe, de valider la fiabilité du réseau et de garantir une connectivité essentielle à la mission avant le déploiement du matériel. »

L'équipe Lunar 3GPP du Centre de recherche Glenn de la NASA utilise cette solution pour visualiser et valider la couverture RF dans le cadre de scénarios d'exploitation réalistes. Les informations ainsi obtenues permettront d'optimiser l'implantation des antennes radio afin d'assurer la connectivité à l'extérieur d'une future base lunaire. Elles faciliteront également la planification des missions en identifiant les « zones d'ombre » potentielles causées par des éléments géographiques de la Lune, tels que les cratères et les formations rocheuses, que les astronautes et les rovers devront éviter.

« Le programme Artemis est une initiative collective ambitieuse visant à renvoyer l’homme sur la Lune et à y établir une présence durable qui servira de base à de futures explorations », a déclaré Jim Bridenstine, ancien administrateur de la NASA et actuel conseiller chez AGI, une filiale de Synopsys. « À mesure que nous nous enfonçons dans l’environnement impitoyable mais prometteur de l’espace, nous devons innover rapidement, avec audace et efficacité. Adopter des technologies d’ingénierie numérique qui permettent aux équipes de modéliser, de tester et d’affiner les conceptions virtuellement avant la construction du matériel constitue une étape importante pour réduire les risques et accélérer l’innovation. »

Communiqué de Synopsys