由于太空发射器在起飞和进入太空时会经历恶劣的条件，太空发射对工程团队提出了极大的挑战。设计师不仅需要确保推进系统运行良好，还要保证发射器的完整性不会受到损害，使其能够承受巨大的冲击载荷。几十年来，Thales Alenia一直与航天机构和私营公司合作，将卫星送入太空，同时确保它们安全且正常地到达轨道。在意大利，Thales Alenia研究运载火箭和有效载荷在发射过程中的声振问题，包括评估航天器内部单元的随机振动、载荷和应力，以及评估对宇航员舒适度产生影响的可听噪声问题。例如，分析在轨运行条件下加压模块内部的可听噪声频谱，同时设计各种噪声控制装置以提高宇航员的声学舒适度。
每架航天器都有各种力学冲击源，这些冲击源在太空飞行的各个阶段被激活，包括分离系统、展开部署系统 压紧与释放机构、电爆阀和火药启动器等。航天器上此类装置的数量众多，如阿波罗航天器在航天器和发射器中安装了 210多个冲击载荷装置。这些系统和机制带来了独特的挑战，因为必须确保机载计算机和电子设备等内部设备在开启时和开启后的安全。
准确预测来自力学冲击源的响应对于确保不会对航天器的内部系统造成损害至关重要。这些系统通常在高频处产生共振，因此传统的有限元（FE）频域计算方法（其问题的频率决定了问题的大小）不适用于实际工业问题的计算。
EXPERT试验性再入飞行试验台的有限元（FE）模型
时域有限元方法也曾被使用，但其在阻尼定义和冲击源定义方面存在不足。以上这些通常在频域中定义，若在瞬态分析中应用则需要进行转换。传统上用于评估这些系统的半经验方法会导致非最佳结构设计和更高昂的成本。为了评估以上问题，需要一种更精确的方法。Thales Alenia Space 采用Actran的高频振动声学统计能量分析(Actran SEA) 方法来解决这个问题。Actran SEA 在解决冲击响应问题方面具有独特的优势，从已有的 FE 模型出发并将结果向外扩展到更高的频谱。输入载荷可直接在频域中定义，以确保所有共振频率都被正确激发；如果只在时域中定义输入载荷，那么这种方法将很困难。Actran中可以定义评估各种系统加速度所需的局部输出。此外，通过根据求解频率设定阻尼，可以简化阻尼的定义。使用 Actran从现有的FE模型创建SEA模型相对简单，因为Actran SEA 可以自动生成所需的SEA子系统，从而减轻工程师的工作量。
为了获得所需的响应，定义了一种基于冲击源位置与各个目标系统之间传递函数的方法。为了计算传递函数，在振源位置施加一个单一的点力载荷，Actran SEA 计算振源和目标位置的加速度结果，然后将目标位置处的加速度除以源处的加速度，得到传递函数。为了获得最终响应，将指定的冲击响应谱 (SRS) 乘以传递函数，以获得目标单元的预期冲击环境。
为了验证该方法，Thales Alenia Space 使用 ESA 试验性再入飞行器试验台。冲击源定义为两个火工装置，并在所有航天器系统上评估响应。模态计算到 1.5 kHz，响应的最大求解频率设置为10,000Hz。现有测试数据可全面表征航天器系统上的冲击输入和响应。对于各种设备的仿真结果从 100 Hz 到 10,000Hz 与测量结果均具有较好的对标。如图所示，在低频和高频都显示出良好的相关性。红色曲线代表 Actran SEA 结果，而其他曲线则代表实验数据。模拟预测（红色）与测量值（其他颜色）之间的比较
经过验证，此方法被进一步应用于更复杂的几何结构，即重力场和稳态海洋环流探测器（GOCE），这是一颗观测卫星。在这里，载荷模拟了星箭包带分离所产生的冲击源。和之前的情况一样，有可用于表征航天器的测试数据。该航天器的一个特点是其结构构造。卫星具有很长的面板，用于连接内部的各个科学仪器。由于这些面板起到了传递振动波的作用，因此振动可以被传播的更远。半经验方法未能识别出以上现象。
重力场和稳态海洋环流探测器（GOCE）的模拟模型，Actran SEA 能够识别出振动波传播得更远，并提供了比传统上使用的半经验曲线更接近真实情况的结果，如下图所示。在这个对比中，红色曲线 代表Actran SEA预测，黑色曲线是半经验曲线预测，所有其他曲线均来自实验数据。
经验公式（黑色）和各种测量值（其他颜色）之间的比较这些应用证明了 Actran SEA 方法对冲击响应预测的适用性，即使对于像GOCE这样的高度非常规结构也是如此。Thales Alenia Space 计划进一步将这种方法应用于其他几何，以利用 Actran SEA 提供的独特功能来预测航天器的冲击响应。
Actran SEA 已经证明，它可以可靠地用于预测冲击环境，即使航天器的结构是非常规和半经验的，行业标准的传统方法也无法提供准确的预测。
有限元和 SEA 模型之间的连接使其易于上手。“Actran SEA 的一个优势是无需从头开始构建专用模型。您可以从现有的有限元模型开始，让软件自动构建分析所需的所有必要部分”，Thales Alenia Space 的振动声学专家Stefano Destefanis说。关于达到冲击环境所需的高频，他补充说：“ActranSEA 在冲击环境中具有很大潜力，因为它允许扩展适用的分析频率范围，因此即使在 10kHz 也可以产生相当可靠的结果”。最后，ActranSEA 提供了独特的功能，例如超出计算模态的扩展，这使得它对大型模型非常有吸引力。
