Grote ruimtesimulator krijgt een digitale tweeling

De Large Space Simulator (LSS), gelegen in het testcentrum van ESA in Nederland, is een grote kamer die een ruimteachtige omgeving kan nabootsen. De pompen kunnen alle lucht uit de kamer verwijderen om een hoog vacuüm te creëren, en vloeibare stikstof die door thermische panelen langs de wanden circuleert, kan de temperatuur verlagen tot een ijskoude -180 °C.

"De faciliteit is zeer complex en het duurt vele jaren voordat mensen leren hoe ze deze moeten bedienen", legt Remko Moeys, de ESA-ingenieur die leiding geeft aan het digitale tweelingproject, uit. "Bovendien voeren we slechts ongeveer 2-3 tests per jaar uit, waardoor er voor stagiairs maar weinig gelegenheid is om mee te lopen met een ervaren operator en van hem of haar te leren.

"Om het proces efficiënter te maken, hebben we een trainingssimulator ontwikkeld. Deze 'digitale tweeling' bootst de werkelijke werking van de LSS zo nauwkeurig mogelijk na. In wezen werkt het op dezelfde manier als een vluchtsimulator voor piloten."

De LSS digital twin-software is voor ESA ontwikkeld door het Spaanse ingenieursbureau Empresarios Agrupados met behulp van de simulatiesoftware ' EcosimPro ', die het bedrijf voor ESA  heeft ontworpen om de modellering- en simulatiebehoeften van de lucht- en ruimtevaartindustrie in verschillende disciplines te ondersteunen. 

Na bijna twee jaar ontwikkeling draait de trainingssoftware nu op de monitoren van de echte LSS-controlekamer, waardoor de ervaring van een operator in opleiding zo realistisch mogelijk is.

"In de digitale tweelingsoftware ziet een stagiair op het scherm hetzelfde als wat hij zou zien bij het bedienen van de echte faciliteit, en ook de gegevens worden op dezelfde manier weergegeven. Alles eronder is gevirtualiseerd", verduidelijkt Remko.

"Stel dat ik in het programma op een knop klik om een klep te openen. In een echt scenario zou de computer een signaal naar de echte klep sturen en deze openen. In een gesimuleerd scenario gaat in plaats daarvan een 'virtuele klep' open. De computer berekent wat er zou gebeuren als deze eenmaal is geopend en stuurt de gesimuleerde gegevens naar ons terug.

"Een groot voordeel van onze trainingssoftware is dat een test vanaf elk punt kan worden gestart, kan worden gepauzeerd of gestopt, en sneller kan worden uitgevoerd dan in realtime, waardoor we saaie fasen die normaal gesproken uren duren, kunnen overslaan.

"We kunnen zelfs een storing in de test introduceren, zoals een klep die niet opengaat of lucht die in de vacuümkamer lekt. Zo kunnen cursisten oefenen met het omgaan met allerlei mogelijke scenario's."

Julien Pioton, LSS-operator en testingenieur bij European Test Services (ETS), merkt op: "Het opleiden van operators op een echte faciliteit is een lang en complex proces, dat vaak jarenlange praktijkervaring vereist. Bovendien is het bedienen van dergelijke faciliteiten niet zonder risico. Deze tool biedt een veilig en efficiënt alternatief door LSS-operators in staat te stellen specifieke testfasen herhaaldelijk te oefenen, vertrouwen op te bouwen en hun vaardigheden te verfijnen."

De digitale tweelingsoftware helpt niet alleen bij de opleiding van operators. Het is een krachtig hulpmiddel voor het virtueel testen van alle wijzigingen aan de faciliteit voordat ze in het echt worden uitgevoerd. Het kan worden gebruikt om verschillende studies uit te voeren, zoals het optimaliseren van het stikstofverbruik van de faciliteit, het vooraf oefenen van testoperaties of het simuleren van abnormale operaties in geval van apparatuurstoringen.  

Miguel Alcázar, simulatiemanager bij Empresarios Agrupados, concludeert: "Ik ben enorm trots op het vermogen van ons team om dit uitdagende project in zo'n korte tijd tot een goed einde te brengen."

"Dit zou niet mogelijk zijn geweest zonder de EcosimPro-tools die Empresarios Agrupados de afgelopen 25 jaar heeft ontwikkeld. Deze tools zijn van onschatbare waarde geworden, niet alleen voor bedrijven in de ruimtevaart en luchtvaart, maar ook voor de energie-, water- en biomedische sector", voegt hij eraan toe. "Ik kijk ernaar uit om onze steun aan de toekomstige technologische ontwikkelingen van ESA voort te zetten."

Over de Large Space Simulator

De Large Space Simulator (LSS), gelegen in het testcentrum van ESA in Nederland, is de grootste vacuümkamer van Europa. Deze wordt gebruikt voor het testen van ruimtevaartuigen in een ruimteachtige omgeving, inclusief vacuüm en extreme temperaturen, voordat ze in een baan om de aarde worden gebracht.

Een ruimtevaartuig dat wordt getest, wordt op een grote robotarm in het midden van de kamer geïnstalleerd en kan worden gedraaid ten opzichte van een verblindende lichtstraal die wordt geproduceerd door een reeks van 19 lampen, elk ter grootte van een grapefruit. Deze opstelling bootst na hoe in de ruimte de naar de zon gerichte kant van een ruimtevaartuig opwarmt, terwijl de schaduwkant ijskoud blijft.

Precies 50 jaar geleden werd de voorloper van de LSS – de Dynamic Test Chamber – voltooid. Sindsdien is de faciliteit uitgegroeid tot de 15 m hoge en 10 m brede kamer die we vandaag de dag kennen.

In de afgelopen halve eeuw hebben ingenieurs talloze ruimtevaartuigen blootgesteld aan de barre omstandigheden van de ruimte in de LSS, waaronder de meest recente EarthCARE, Smile en de testversie van Plato.

Deze inhoud is vertaald met behulp van AI. Hoewel we streven naar nauwkeurigheid, kan het zijn dat vertalingen niet alle nuances van de oorspronkelijke tekst bevatten.
ESA - Large Space Simulator gets a digital twin