NASA покращує аналіз ударів та вібрацій для безпечніших космічних місій

NASA оптимізує процес оцінки впливу екстремальних вібрацій та ударів на космічні апарати і ракети-носії. Новий підхід, що базується на використанні комерційного програмного забезпечення, дозволяє інженерам швидше та точніше передбачати поведінку техніки в умовах запуску, зменшуючи ризики аварій та підвищуючи надійність місій.

Шлях до безпечніших запусків

Вихід ракети-носія в космос супроводжується інтенсивними вібраціями, струсами та навантаженнями, які космічний апарат з його чутливим науковим обладнанням повинен витримати. Щоб гарантувати це, інженери NASA ретельно аналізують потенційний вплив цих сил ще до старту. Нещодавно команда Відділу динамічного середовища Програми запускових послуг (Launch Services Program Office) Космічного центру Кеннеді (Kennedy Space Center) вдосконалила методи аналізу ударів та вібрацій. Вони розробили стандартизований робочий процес моделювання методом скінченних елементів (finite element modeling), що дозволяє точніше оцінювати стійкість ракет-носіїв та космічних апаратів до екстремальних умов під час запуску.

Нові можливості моделювання

Цей комп’ютерний метод дозволяє передбачити, як ракети та космічні апарати поводитимуться в екстремальних умовах ще до виготовлення апаратних компонентів. Це допомагає виявляти слабкі місця та потенційні ризики відмов на ранніх стадіях, даючи змогу команді оперативно усувати виявлені недоліки. Зокрема, програмне забезпечення вперше було використано під час сертифікації ракети комерційного партнера, відібраної для місії NASA. Хоча партнер проводив тестування на вібрацію, але не на удар. Команда NASA змогла швидко провести аналіз ударів, використовуючи створений ними шаблон, що дозволило порівнювати різні сценарії, візуалізувати поведінку конструкцій та отримувати відповіді на складні питання, які раніше потребували б значного ручного моделювання. Цей підхід не тільки підтвердив результати тестування компанії для умов польоту, але й надав нові дані щодо впливу ударів під час транспортування.

Економія часу та вдосконалення знань

Традиційно, інженери оцінювали ударні та вібраційні навантаження, спираючись на емпіричні правила або масштабуючи дані попередніх місій. Цей підхід, хоч і працював, значною мірою залежав від інженерного досвіду та спрощень. Нове програмне забезпечення замінює старі інструменти, надаючи стандартизований шаблон, який ефективніше проводить інженерів через профілі вібрацій та ударні умови. Метод скінченних елементів дозволяє розбити складну структуру на менші компоненти, щоб комп’ютери могли точно прогнозувати реакцію космічного апарату на специфічні сили або умови запуску. Це надзвичайно важливо, оскільки проблеми, виявлені на землі, можуть бути вирішені, тоді як після старту ракети більшість несправностей вже неможливо виправити. Новий робочий процес вже зекономив місяці роботи, дозволивши команді проводити аналіз самостійно, без необхідності чекати на звіти чи дані від інших підрозділів, а також допоміг виявити ризики, які раніше не враховувалися. Програма запускових послуг NASA відповідає за запуски космічних апаратів, що досліджують Землю, інші планети та Всесвіт, і постійно впроваджує нові інструменти, подібні до цього, щоб забезпечити максимальні шанси на успіх кожної місії.

Джерело: NASA