Surveillance avancée des charges de lancement sur les engins spatiaux avec le système de détection par fibre optique de la NASA

Centre de recherche de vol Armstrong de la NASA
Edwards, CA
www.nasa.gov/centers/armstrong

United Launch Alliance
Centennial, CO
www.ulalaunch.com

Ce qui a commencé comme un outil de recherche pour collecter des données aérodynamiques sur des avions de recherche résout maintenant des défis techniques au sein de l'agence et au-delà. La technologie du système de détection par fibre optique (FOSS) de la NASA combine des capteurs de déformation avancés et des algorithmes innovants dans un ensemble robuste qui surveille avec précision et rentabilité une multitude de paramètres critiques en temps réel. Elle est largement utilisée dans toute la NASA pour soutenir des projets de recherche aussi variés que l'étude des ailes flexibles de prochaine génération et la mesure des niveaux de carburant liquide, ainsi que la surveillance de la contrainte sur les engins spatiaux.

FOSS utilise jusqu'à 40 pieds de fibre optique fine comme un cheveu qui fournit jusqu'à 2 000 points de données chacun. Le système de pointe traite l'information tous les quarts de pouce le long de la fibre à des taux allant jusqu'à 100 fois par seconde pour mesurer la contrainte, la déformation de forme, la température, le niveau de liquide et les charges opérationnelles.

Au fil des ans, l'équipe FOSS a optimisé la technologie pour affiner l'infrastructure et la vitesse avec laquelle le système collecte et transmet les données, et les éléments faciles à intégrer de la technologie complètent maintenant et ajoutent de la couleur à l'instrumentation existante.

FOSS permet aux chercheurs de vérifier les modèles d'éléments finis à un degré élevé de résolution spatiale. Il permet également aux chercheurs d'identifier des phénomènes inattendus dans les cas où un modèle n'est pas complètement précis ou ne contient pas assez de degrés de spécificité. Le système permet à la fois la validation et la découverte, rendant l'ensemble du processus de recherche plus efficace et efficient.

Les fournisseurs de fusées commerciaux utilisent FOSS dans leurs laboratoires et des entreprises dans une variété d'industries explorent comment FOSS peut améliorer leurs opérations. L'équipe FOSS continue d'affiner les algorithmes pour soutenir des applications supplémentaires, avec l'objectif d'ajouter FOSS à la suite d'instrumentation sur les avions de la NASA, ainsi que sur d'autres actifs à travers l'agence.

Des chercheurs d'Armstrong et du Centre spatial Kennedy de la NASA ont collaboré pendant des années pour durcir FOSS afin qu'il puisse être utilisé pour mesurer les charges de lancement agressives sur les engins spatiaux. De nouvelles collaborations avec des partenaires industriels ont abouti à une instrumentation durable et les chercheurs d'Armstrong préparent maintenant une nouvelle combinaison d'enceinte mécanique et d'instrumentation pour un lancement dans l'année prochaine sur plusieurs lancements de fusées. L'objectif est que cette « boîte fusée » vole sur le test de vol en orbite basse d'un décélérateur gonflable de la NASA et la fusée Vulcan de United Launch Alliance, ainsi qu'avec d'autres fournisseurs de lancement commerciaux.

L'équipe FOSS a assemblé cinq boîtes fusée et a terminé les tests environnementaux de stade initial pour simuler les conditions de lancement de fusée. Les prochaines étapes sont de terminer les tests électriques en préparation pour l'expédition au Centre de recherche Langley de la NASA pour les tests environnementaux finaux. L'objectif est de valider que FOSS peut fournir des mesures de paramètres critiques (par exemple, contrainte, charge, température, forme) dans des environnements de lancement agressifs.

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