在數位工程的助力下，乘勢迎向太空「創新浪潮」

一想到永續，您會聯想到什麼呢？或許是資源回收與減少廢棄物，或是大眾運輸與綠色燃料。

對許多人而言，永續議題大多聚焦於地球上的活動，但這只是整體目標的一部分。對於從事太空產業的人而言，保護環境的行動已延伸至星際之間。

例如，世界經濟論壇 (WEF) 指出，太空碎片預期將成為全球性的重大挑戰。雖然太空產業正經歷大幅成長與技術創新，但這些進展也伴隨著碎片 (也稱為「太空垃圾」) 增加，進而提高了碰撞風險。當然，這並非無法克服的障礙。像是 WEF 所提出的太空永續性評等 (SSR) 等解決方案，旨在透過標準化評分機制提升透明度，協助應對這項挑戰。

然而，這只是與太空相關的永續議題中的其中一項。除了太空碎片外，光害、排放與燃料效率低落，同樣是造成環境問題的因素。克服這些障礙是太空產業中每位從業者的共同任務，許多組織已將此列為首要目標。

MaiaSpace 就是其中之一，這家公司專注於設計、生產、經營與商業化競爭力與永續性兼備的太空發射與移動解決方案。MaiaSpace 團隊規劃在 2026 年前，部署一款具備可重複使用第一節的高成本效益迷你型發射載具──這個時程在業界普遍視為非常具有挑戰性。

儘管如此，MaiaSpace 團隊未就此氣餒。他們打算善用小型組織所具備的靈活性與風險文化，並結合新興與傳統太空產業的專業知識，以實現其目標。MaiaSpace 的產品長 Jerome Vila 表示，MaiaSpace 採用敏捷方法論、測試與學習的反覆迭代流程，以及共享式的發展藍圖，讓團隊齊心向前。

憑藉這份靈活性，再加上由傳統與新創太空專家組成的團隊，MaiaSpace 正加速完善其可重複使用的設計，並確保其具備合規性、安全性、成本效益與高效率。

打造永續的迷你型發射載具

在 MaiaSpace，永續並不是次要目標。相反地，該公司採取的是一種「端到端」的永續策略；MaiaSpace 的首席技術長 Isabella Quinquis

說道。這代表 MaiaSpace 在整個設計與開發流程中，都有將永續性納入考量。正如 Vila 所說，MaiaSpace 會針對每項工程決策，進行環境影響評估，全面評估潛在的取捨。

以 Maia 發射載具為例。該發射器除了可重複使用的第一節外，還採用甲烷與氧氣推進系統，這是一種高效率的燃料選擇。此外，MaiaSpace 團隊還計劃透過新增「加速段」，採用乙醇推進的新技術，以提升高效率燃料的使用比例。「這項新型推進系統的目標，是為了降低對環境的影響，」Quinquis 表示，同時也為在軌服務鋪路。

為「低地球軌道小型衛星」這個特定市場打造合適尺寸的火箭，也是 MaiaSpace 在永續設計中考量的重點。當眾多公司都在追求更龐大的設計之際，MaiaSpace 則專注於透過高度模組化的解決方案，最佳化其發射載具的裝載率。

MaiaSpace 無意發展太空觀光，也不打算殖民火星。團隊聚焦於更貼近地球的任務，致力於對地球產生實質正向影響，Vila 說明道。這些潛在應用包括科學研究、地球觀測、電信、導航，以及支援農漁業等產業。明確定義自身技術的應用方向，正是 MaiaSpace 目標的核心所在。如 Vila 所說，該公司會謹慎挑選欲執行的任務。

MaiaSpace 憑藉著這些努力，正逐步成為眾多致力於提升太空產業永續性的企業之一。「現在正掀起一波創新浪潮，我們必須趁勢而上，轉型自我，重新定義太空產業的運作方式，」Vila 表示。 

然而，在瞬息萬變的太空產業中，要把握這波創新浪潮並非易事。正因如此，MaiaSpace 團隊選擇借助模擬軟體，以應對產業內在的挑戰，朝著目標穩步邁進。

以模擬技術推動太空永續發展

在進行太空應用設計時，您必須確保每一次發射都發揮最大效益。雖然 MaiaSpace 透過測試與學習的反覆迭代方法，打破了歐洲傳統的火箭開發模式，「但我們並不像測試汽車或飛機原型那樣，擁有那麼多次的測試機會。」Vila 說道。早期原型製作與實體火箭測試，能讓團隊快速學習並加快研發進程。但若要更進一步提升速度與成本效益，像 MaiaSpace 這樣的公司，也要仰賴模擬軟體支援。

「我們現在擁有非常有效的模擬工具，能夠獲得高度準確的結果，同時節省大量時間與成本。」該公司的熱分析工程師 Romain Palka 表示。

以開發初期為例，便能看出模擬如何提升整體流程的效率。在這個階段，工程師依靠模擬軟體比較不同的設計選項，例如材料選擇與儲槽厚度。這套模擬輔助的設計與最佳化流程，隨後貫穿整個開發時程持續進行。事實上，Vila 甚至提到，MaiaSpace 在實體測試前後，都運用了模擬技術給予支援。藉由這樣的作法，團隊能夠將模擬結果應用於實體測試，再將測試結果回饋至模擬中，使整個流程各階段的效率都大幅提升。

除了節省資源外，模擬軟體還讓 MaiaSpace 得以嘗試創新概念，並進行一些實體測試窒礙難行或成本過高的測試，例如深入分析其設計在太空中會有何種表現。

在研究太空嚴酷環境的同時避免錯誤發生

「在太空產業中，容錯空間極小。」Quinquis 表示。在太空中，錯誤可能攸關生死，哪怕只是小數點以下的微小差異，也可能導致災難性失敗。儘管精準度要求極高，但要達成這一點絕非易事。這項工作本身就是真正的火箭科學，更別提太空環境無法在地球上完整重現，因此難以進行真正精確的實體測試。

所以，工程師與研究人員會選擇可靠且經過驗證的工具，以取得可理解且可執行的結果。透過 Ansys 模擬工具，MaiaSpace 團隊得以研究其發射器在微重力中的表現，並據此進行複雜任務的設計規劃。「我們可以使用 Ansys Systems Tool Kit (STK) 數位任務工程軟體，將上級火箭在軌道中的運動視覺化，」Quinquis 說道。

多重物理量同時模擬的能力，讓 Ansys 進一步提升了模擬的準確度。「擁有的不僅是一項工具，而是一整套能夠協同運作的工具，這點對我們來說非常重要，而我們在 Ansys 找到了這樣的方案。」Vila 表示。在太空產業中，其中一項不可或缺的工具便是熱分析。

有效率地執行熱分析

在設計發射器時，工程師必須進行的關鍵研究之一就是熱分析。發射器不僅要能承受發射前與發射期間的熱交換，還必須經得起穿越大氣層進入軌道及來自太陽的輻射，這些都是設計能否正常運作的關鍵要素。為了確保 MaiaSpace 的設計能夠承受這些極端的溫度變化，Palka 表示他會在 Ansys Thermal Desktop 熱中心建模軟體中建立模擬模型。

Thermal Desktop 軟體讓 MaiaSpace 團隊能以不同參數，著手執行模擬、進行關鍵的熱計算，最終選出最符合最佳化條件的設計方案。「Ansys 軟體使用起來非常高效，因為可以輕鬆修改而不會浪費時間。」Palka 說道。在變更頻繁的情況下，能讓熱工程師迅速反應且調整模型以因應反覆修改的解決方案，就顯得至關重要。Ansys 軟體具備像 Palka 這樣的熱工程師所需的高度彈性，因為設計變更 (例如機械結構或推進系統的變動) 往往會大幅影響熱分析結果。

從成長空間邁向更永續的未來 

我們回顧今日的太空產業，可看到它已透過多種方式影響地球上的人們，例如 GPS、網路連接、氣象資料、地震活動偵測等。透過太空技術所蒐集的資料，也對氣候研究帶來重大影響。「如果沒有太空船的存在，我們對氣候變遷的認知將不會這麼深刻。」Vila 說道。原因在於，科學家用來監測氣候變遷的參數中，一半以上是來自太空的觀測資料。

展望未來，MaiaSpace 團隊預期太空領域將持續有重大突破，並為全人類帶來正面成果。支撐這項進展的關鍵之一，是越來越多人才投入太空產業，為產業注入嶄新且富有創意的想法。Quinquis 個人則是鼓勵更多女性投身太空產業。「相信您的夢想。」她說道。「別害羞，也別害怕。這不是什麼太困難的事。」

「還有非常多有待探索的領域。」Palka 表示。為了實現這些發現並推動產業前進，模擬軟體將持續成為太空先驅的重要解決方案。

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