在建造宇宙飞船时，你不能没有什么？
如果你打算建造一艘必须飞向其他行星的宇宙飞船，工程思想就不可能取得什么成就？当然，没有超轻的材料，超耐用的合金和突破性的想法。此外，没有强大的工程建模程序。这些程序能够在不到一天的时间内完成5亿次操作，并显示当计数结束时，第一级发动机的火焰击中发射场的混凝土时，航天器的每个节点会发生什么。
今天，我们比以往任何时候都更接近征服火星。这甚至不在于政府机构和私营公司的雄心勃勃的计划，而在于能够模拟物理过程的技术。现在，专家拥有这样的工程分析系统，允许在第一个齿轮下出工厂输送机或离开3D打印机喷嘴之前对设计的每一个细节进行虚拟测试。
正是这种计算使猎户座的建造，将人们带到红色星球，从一个不可能昂贵的项目变成一个非常昂贵的项目，从一个几十年的项目到最近的未来。在猎户座飞船降落在火星表面时，它将受到巨大的力量的影响，在地球条件下，这种力量根本无法重建。当然，在运载火箭第一级发动机起电之前，必须计算结构上的所有载荷。为此，西门子PLM软件的Femap和ICE解决方案NXNastran创建了一个详细的模型，所有三个舱室及其在飞行的所有阶段的状态。通过缩小模型，工程师可以计算每个特定螺母或隔板部分所需的压力。通过放大，您可以计算与运载火箭一起对整个系统进行过载。
美国宇航局的一名工程师正在费马普系统中研究猎户座航天器的模型。
有了像Femap这样的仿真系统，您不必构建一个笨重而昂贵的样品，以测试哪些材料最适合每个细节：它们可以通过查看计算机屏幕来拾取。只需点击几下鼠标，工程师就可以检查一种或另一种合金或塑料在给定位置的行为。
最初，猎户座的创造者的任务是在不失去强度的情况下尽可能简化设计。Femap通过将初始计算权重减少了四分之一来做到这一点：科学家将材料更改为虚拟模型中较轻的材料，并查看它是否能够承受预期的负载。早在20年前，物理过程计算机模拟系统的功率就允许考虑设计一台复杂的机器，例如飞机，不超过一百种装载选项。在计算猎户座船时，使用了大约个选项。
内部变得更加复杂，建模程序获得了比90年代初更简单、更易于理解的界面：现在，在用户面前，不是硬线或数据表，而是一个3D模型，绘制为彩虹的所有颜色，负载分布被描绘成分布在渐变上的颜色，如物理地图上的高度和深度。
Femap系统中的传热分析和可视化。
建模从几何体开始。未来机器及其零件的图纸在CAD系统中创建。但是，您只能绘制产品，但不能检查其在负载下的行为方式。为了了解机器或设计在操作中的表现，请使用工程分析系统的预处理器和后处理器。工程分析系统能做什么？首先，他们知道如何计算动态。飞机机翼或发动机的可移动部件在运动中工作，程序可以显示一个或多个部件将如何移动。其次，通过检测结构中使用的材料的特性，您可以快速预测如果风很大或突然发生多个G过载，整个系统将承受的变形。第三，如果系统是液压的或在流体环境中运行的，工程分析系统将模拟流体运动及其对设计元素的影响。您还可以模拟空气和任何其他气体的流动。在某些程序中，您可以处理温度--分析环境和设计细节之间的热传递，查看工作中加热最多的部分，并选择或多或少耐热材料。
如果没有专门的热交换计算软件，地球上所有天体物理学家的梦想——詹姆斯·韦伯太空望远镜——将保持不变，该望远镜已经通过了最后的功能测试，将于今年12月启动。这个独特的科学工具将取代人类的主要太空观察家哈勃望远镜，届时是时候休息了。詹姆斯·韦伯望远镜的希望是巨大的：在距离地球万公里的外层空间中移动时，他将不得不看看哈勃望远镜尚未看到的地方，并拍摄银河系和其他星系的最详细图像。但是科学家只有一次机会运行它并使其工作，因此与它的工作有关的一切都在虚拟模型上提前计算。
在组装詹姆斯·韦伯望远镜的镜子
詹姆斯·韦伯望远镜将有两个工作侧：冷（转向太阳）和热侧，所有主要科学仪器都位于其中。为了确保每个零件在极端的开放空间温度和强辐射条件下不会干扰其他部件，并确保整个设计在启动过程中承受过载和振动，科学家模拟Femap中元件和整个望远镜设计的行为。没有计算机模拟，广受好评的太阳能动力项目——太阳能飞机的环球飞行——也无所事事。太阳能动力的设计是独一无二的：在大约70米的机翼展上，飞机的重量不超过一辆汽车（1.6吨）。
现代技术使现实成为最近看起来棒极了。工程计算所需的时间正在减少：在需要数年时间的地方，21世纪的求解者在几个小时内完成。年，西门子宣布了工程计算速度的纪录：在不到24小时的时间里，NXNastran求解器为包含5亿方程的飞机机翼模型进行了强度计算。这种计算速度允许在合理的时间内设计人类历史上最复杂的机器。再过一会儿，由于这些机器，第一批人来到火星表面，然后征服宇宙更偏远的角落。