Medición de cargas de lanzamiento agresivas en naves espaciales

Centro de investigación de vuelo Armstrong de la NASA
Edwards, CA
www.nasa.gov/centers/armstrong

United Launch Alliance
Centennial, CO
www.ulalaunch.com

Lo que comenzó como una herramienta de investigación para recopilar datos aerodinámicos de aeronaves de investigación ahora está resolviendo desafíos técnicos dentro y fuera de la agencia. La tecnología del Sistema de detección de fibra óptica (FOSS) de la NASA combina sensores de tensión avanzados y algoritmos innovadores en un paquete robusto que monitorea de manera precisa y rentable una gran cantidad de parámetros críticos en tiempo real. Se está utilizando ampliamente en toda la NASA para respaldar proyectos de investigación tan variados como investigar alas flexibles de próxima generación y medir los niveles de combustible líquido, así como monitorear la tensión en las naves espaciales.

FOSS utiliza una fibra óptica similar a un cabello de hasta 40 pies que proporciona hasta 2000 puntos de datos cada una. El sistema de última generación procesa información cada cuarto de pulgada a lo largo de la fibra a velocidades de hasta 100 veces por segundo para medir la tensión, la deformación de la forma, la temperatura, el nivel de líquido y las cargas operativas.

A lo largo de los años, el equipo de FOSS ha optimizado la tecnología para refinar la infraestructura y la velocidad con la que el sistema recopila y transmite datos, y los elementos fáciles de integrar de la tecnología ahora complementan y agregan color a la instrumentación existente.

FOSS permite a los investigadores verificar modelos de elementos finitos con un alto grado de resolución espacial. También permite a los investigadores identificar fenómenos inesperados en casos en los que un modelo no es completamente preciso o no contiene suficientes grados de especificidad. El sistema permite tanto la validación como el descubrimiento, lo que hace que todo el proceso de investigación sea más eficaz y eficiente.

Los proveedores de cohetes comerciales están utilizando FOSS en sus laboratorios y las empresas de una variedad de industrias están explorando cómo FOSS puede mejorar sus operaciones. El equipo de FOSS continúa refinando algoritmos para admitir aplicaciones adicionales, con el objetivo de agregar FOSS al conjunto de instrumentación en los aviones de la NASA, así como otros activos en toda la agencia.

Armstrong y los investigadores del Centro Espacial Kennedy de la NASA han colaborado durante años para fortalecer el FOSS para que pueda usarse para medir cargas de lanzamiento agresivas en naves espaciales. Otras colaboraciones con socios de la industria han resultado en instrumentación duradera y los investigadores de Armstrong ahora están preparando una nueva combinación de gabinete mecánico e instrumentación para su lanzamiento dentro del próximo año en varios lanzamientos de cohetes. El objetivo es que esta "caja de cohetes" vuele en la prueba de vuelo de un desacelerador inflable en órbita terrestre baja de la NASA y en el cohete Vulcan de United Launch Alliance, así como con otros proveedores de lanzamiento comercial.

El equipo de FOSS ha ensamblado cinco cajas de cohetes y ha completado las primeras pruebas ambientales para simular las condiciones de lanzamiento de cohetes. Los próximos pasos son completar las pruebas eléctricas en preparación para el envío al Centro de Investigación Langley de la NASA para las pruebas ambientales finales. El objetivo es validar que FOSS puede proporcionar medidas de parámetros críticos (p. ej., tensión, carga, temperatura, forma) en entornos de lanzamiento agresivos.

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