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Ansys HFSS可对月球着陆器上天线的性能进行仿真

新思科技与Electro Magnetic Applications 公司（EMA）以及Bentley Systems旗下的Cesium合作，通过对组件、系统和月球环境进行虚拟建模的方式，来测试设备功能

摘要

位于休斯顿的美国宇航局（NASA）约翰逊航天中心联合新思科技与Electro Magnetic Applications公司（EMA），开展关于阿尔忒弥斯（Artemis）登月航天服暴露在月球环境条件下电荷积累水平的研究
Cesium与新思科技正在与NASA SCaN（空间通信与导航计划）的“月球第三代合作伙伴项目”（Lunar 3GPP）开展合作，该项目设在NASA位于克利夫兰的格伦研究中心，旨在支持月球上的蜂窝通信网络部署
NASA格伦研究中心的工程师正在利用新思科技的电磁仿真解决方案，分析在模拟月球任务中，航天服和月球车天线的性能表现

2026年4月14日，美国加利福尼亚州森尼韦尔讯——美国宇航局（NASA）与新思科技（Synopsys, Inc.，NASDAQ：SNPS）和Electro Magnetic Applications公司（EMA）合作，共同验证航天服在月球环境下的适应性与兼容性。这项工作为新思科技持续支持未来“阿尔忒弥斯”任务提供了有力支撑，其中包括与Bentley Systems旗下的Cesium以及位于克利夫兰的NASA格伦研究中心开展合作，利用数字孪生技术验证月球表面蜂窝通信系统的性能。

新思科技与EMA公司的联合工作，旨在降低舱外活动（EVA）系统（尤其是航天服）面临的风险，这些风险主要来自月壤（月球风化层）相互作用产生的摩擦起电，以及空间等离子体环境引发的电荷积累和静电放电（ESD）。静电放电（ESD）事件可能会损坏通信和生命保障所需的任务关键电子设备，因此，分析复杂、多层结构的“阿尔忒弥斯”航天服在月球上能承受的电荷积累水平，是保障其在月面长期运行的关键。

根据既定方案，新思科技与EMA将使用电磁充放电仿真工具Ansys Charge Plus™，开发并应用基于物理的分析流程，评估在相关月球等离子体环境下，航天服材料、多层堆叠结构以及典型的航天服特征的表现。Charge Plus是目前市面上唯一一款能够全三维计算此类空间充放电问题的商用软件，其优势在于能够对复杂多材料系统中，等离子体相互作用、表面充电、电荷传输及ESD的耦合物理过程进行建模分析。

这些仿真工作，与EMA在马萨诸塞州皮兹菲尔德的空间环境与辐射效应（SERE）实验室开展的测试和验证工作结合；该实验室是少数能够在地面复现空间等离子体环境关键特征的设施之一。这种“仿真+测试”的集成工作流程，使团队能够识别电荷积累的主导因素、评估设计权衡，并将验证工作聚焦于对宇航员安全和任务成功最为关键的环节。

EMA公司首席技术官Justin McKennon表示：“我们很荣幸能够支持NASA约翰逊航天中心推进‘阿尔忒弥斯’的舱外活动准备工作。将测试数据与仿真工作流程相结合，有助于我们识别最恶劣的电荷积累工况、评估材料堆叠方案，并将验证工作精准聚焦于最关键的环节。”

除了航天服验证外，Cesium还将三维空间数据与真实月球地形数据整合到新思科技的数字任务工程环境中，利用Ansys RF Channel Modeler™软件分析射频（RF）信号的传播性能。该技术栈中还包含Ansys HFSS™仿真软件，用于分析安装在航天服和月球车上的高保真天线模型，深入洞察分析月球表面端到端通信系统的连接性能。

Bentley Systems首席平台官Patrick Cozzi指出：“要建设月球通信网络，首先必须构建一个“数字月球”。Cesium的高保真度数字孪生系统提供了一个虚拟平台，用于测试通信信号在复杂月球地形下的性能表现，从而在硬件部署之前验证网络可靠性，并确保关键的通信连接。”

NASA格伦研究中心的月球3GPP团队利用该解决方案，在真实作业场景中对射频覆盖范围进行了可视化及验证。这些分析结果，可以为未来月球基地外部通信的天线部署提供依据。此外，该方案还可识别月球上由陨石坑、岩层等地理因素造成的潜在“信号盲区”，从而为宇航员和月球车规避此类区域提供支持，助力任务规划。

NASA前局长、现任新思科技旗下AGI的顾问Jim Bridenstine表示：“阿尔忒弥斯计划是一项雄心勃勃的集体事业，旨在让人类重返月球，并建立长期驻留能力，为未来探索奠定基础。随着人类不断深入探索既充满挑战又蕴含无限机遇的太空，我们必须以更快、更大胆、更高效的方式推动创新。采用数字工程技术，使团队能够在硬件制造之前对设计进行虚拟建模、测试和优化，这是降低风险并加速创新的重要举措。”

关于新思科技

新思科技（Synopsys, Inc.，纳斯达克股票代码：SNPS）是从芯片到系统工程解决方案的全球领导者，助力开发者加速创新，打造由人工智能驱动的产品。我们提供业内领先的芯片设计、IP核、仿真与分析解决方案以及设计服务。新思科技与来自多个行业的客户紧密合作，最大化其研发能力与生产效率，推动技术创新，激发未来无限创意，让明天更有新思。如欲了解更多信息，敬请访问：www.synopsys.com。