大學生使用 STK 進行太空職涯訓練

歐洲航太產業憂心工程師和技能純熟勞工持續短缺的情況，至少可回溯至十年前¹。歐洲工程社群的成員提議在學術層面，應該要有長足的進展，才能讓畢業生更能做好準備，同時鼓勵更多學生投入此領域。提倡者主張，隨著科技日益進步，需要培養技能並促進合作，才能在教育機構與航太產業之間搭起橋樑，進而增加人才和提升技能²。

為了協助彌補這類的技能落差，歐洲太空總署 (ESA) 在 2016 年成立 ESA 學院，以務實理論結合實作學習，致力於提升大學生的教育體驗。該學院鼓勵學生探索各種學科，包括太空科學、工程、太空醫學、太空船運作、專案與風險管理、產品與品質保證、標準化等。

隸屬 ESA 學院兩大主要計畫之一的訓練與學習計畫 (TLP) 從推出以來，便與尖端技術相互結合，包括 Ansys Systems Tool Kit (STK) 數位任務工程軟體，並運用可即刻使用的業界工具，輔助學生同時獲得學術體驗與高階技能。該學院可透過 Ansys Academic Program 取用 Ansys 工具，該項計畫提供大專院校和學術機構經濟實惠的軟體，以便用於課堂和研究。到目前為止，ESA 學院已在太空相關領域，訓練了 2,000 名以上的學生。

應用學習：將太空設計付諸實行

ESA 學院歡迎 ESA 會員國及加拿大、拉脫維亞、立陶宛、斯洛維尼亞、斯洛伐克，以及依循 ESA 協議的其他國家大學生參與。這些計畫開放讓大學生和研究生參加，不過大部分學生都是攻讀碩士學位的研究生。

學院的兩項主要計畫含有實作專案，這是一個持續性計畫，可讓學生得到太空相關專案的第一手端對端體驗，而 TLP 則是為學生同時提供不同訓練課程與學習機會的計畫。

TLP 每年在 ESA 的不同專業領域提供約 20 個訓練課程，以補強學生在大學所學，讓他們為太空部門的職涯做好更完善的準備。

課程通常為四到五天，夏季提供更多訓練方案。所有課程都是在座落於比利時 ESA 歐洲太空安全與教育中心 (ESEC-Galaxia) 之 ESA 教育訓練中心內的訓練與學習設施 (TLF) 舉行。TLF 設有訓練室和教學並行設計的設施。

今年到目前為止，學生在 2 月為期四天的同步工程研習會上，提出了一項關鍵概念，以展示 ESA 正在開發的太空垃圾捕捉技術。學生在 ESA 系統工程師的指導下，運用 STK 等多種工具，為兩顆 CubeSat 設計任務。根據 NASA 的定義，CubeSat 是一種稱為奈米衛星的研究用太空船。一顆稱為「追擊者」的 CubeSat，會在軌道上趨近、捕捉且釋放第二顆 CubeSat (或稱為「標的」)。我們的任務在於證明未來的科技可去除太空垃圾。2023 年後續研習會也將納入 STK。

同步工程鼓勵學生跨團隊合作，共同完成不同的設計與開發階段，而非依序完成。

同心協力，同時進行工程設計

去年，這項計畫將 STK 整合至四個同步工程研討會。兩三名學生分成一組，每一組負責設計攸關太空任務的特定子系統。同步進行的目標在於加快且強化任務架構的探查與開發。學生使用 STK 進行太空軌道分析及軌道和通訊系統設計。

TLP 計畫管理者 Natacha Callens 表示，STK 透過提供共享平台，協助使用同步工程法進行太空設計。

她表示：「在同步工程研討會上，我們讓所有不同的學科都在同一個房間進行，而學生使用協作系統同步工作，一項子系統的參數若有變更，會直接反映在其他的子系統。」「學生使用 STK，便可以在工具內進行這些變更，並透過視覺化與協作，瞭解整個任務軌跡受到的影響。」

去年春季，來自不同 ESA 會員國與加拿大的大學生，在 ESEC-Galaxia 現場進行為期五天的同步工程挑戰，兩所校內設有同步工程設施的歐洲大學，亦有學生採遠端方式參加，這兩所大學分別是：École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL，又稱為 Swiss Federal Institute of Technology Lausanne) 及 University of Luxembourg。

每個學生團隊都必須設計任務，將保存在月球兩極陰影區的水冰資源量化。學生使用 STK 與其他工具，透過多艘太空船之間的反射測量，進行月球表面的高解析度映射，其中包括一艘獨立太空船 (也就是所謂的「母艦」) 和兩顆由母艦部署在月球軌道的 CubeSat。

Callens 表示：「STK 透過強化任務重複分析以支持同步工程研討會，這要多虧該項工具的可靠功能和附加套件，像是軌道模擬 (如存取地面站和覆蓋分析)，以及用於星球間和低地球軌道 (LEO) 的任務，橫跨單衛星任務到星座。」

在秋季舉行的另一個工作坊中，來自 ESA 會員國與馬爾他的大學生，必須設計前往金星的任務。學生在 ESA 系統工程師的支持下，使用 STK 探索太陽系的適居性可能會如何演變。這次的任務包括一個浮動平台和一艘太空船，學生將其暱稱為 LOVE，意指「large orbiter Venus explorer」(大型軌道金星探險船)，可透過發射一枚 Ariane 6.2 作為推進動力。

Callens 表示：「在我們的活動架構中，使用 Ansys STK 等工具至關重要。如果沒有這些工具，我們就無法提供學生相同的實作體驗。」

同樣地，透過 Ansys 學術計畫取得軟體是不可或缺。

她表示：「我們是教育辦事處，訓練活動有分配預算，所以無法以業界成本購買軟體授權。」「Ansys 學術計畫提供我們這些工具，得以直接提升我們提供學生的訓練水準。」

保護未來的工程產業

ESA 學院致力於讓大學生使用高階工具，提供他們理論授課與實作練習，為往後在太空部門的職涯做好準備。

Callens 表示：「我們非常感謝有機會在訓練設施使用 Ansys STK。」「我們親眼見證讓學生使用這項工具的優點，尤其是在我們的同步工程研習會，分組學生可合作使用這項工具，並為了未來的職涯，學習和培養 STK 的知識。」

Ansys 致力於促進科學、技術、工程與數學 (STEM) 教育，同時確保模擬工具的可及性和負擔性，以最好地為學生在 STEM 領域的職業生涯做好準備。

如需詳細資訊，請前往 Ansys Academic。

參考資料

1.  歐盟航太產業的競爭力聚焦於：在部門競爭力研究框架性協議下的航空產業。」Ecorys 研究與諮詢公司，2009 年 12 月 18 日。
2. 「適合航太產業人力的 21 世紀技能及其課程轉換。」歐洲航太研究協會，2005 年。