211service.com
Förhindrar ytterligare en rymdfärjekatastrof
NASA-ingenjörer har utvecklat en ny 3-D trådlös skanner för att upptäcka och mäta skador på rymdfärjans värmeisoleringsplattor - den typ av skada som ledde till 2003 Columbia katastrof. Både före skyttelns lansering och efter dess återkomst kan den handhållna enheten snabbt skanna ytan på en platta, kartlägga den i 3D och om det finns en spricka eller knas, beräkna dess dimensioner. Data överförs trådlöst till en bärbar dator på plats där ingenjörer kan bedöma skadan mer exakt och effektivt än vad som tidigare varit möjligt och avgöra om de drabbade brickorna behöver bytas ut eller repareras.
Kakelinspektion: NASA-ingenjörer använder en trådlös 3D-skanner för att inspektera brickorna på rymdfärjan för brister. Skannern väger cirka två och ett halvt pund och mäter sex gånger fem gånger sju tum. Den skapar en 3D-ytakarta över ett nio kvadrattums område, som den trådlöst överför till en bärbar dator på plats. Skannern beräknar måtten på alla sprickor eller grejer som den hittar, så att ingenjörer på ett tillförlitligt sätt kan bedöma skadan och avgöra hur den ska repareras.
Skannern användes för första gången för att inspektera rymdfärjan Strävan före lanseringen den 8 augusti 2007 från NASA:s Kennedy Space Center. Det längsta, största och tråkigaste jobb ingenjörer har är inspektionen av det termiska skyddssystemet före, under och efter ett uppdrag, säger Joe Lavelle, senior ingenjör på NASA Ames Research Center och projektledaren. Men för säkerheten för de ombord, säger han, är det också en av de viktigaste.
För närvarande måste en ingenjör som hittar ett fel på en kakel, som en spricka eller ett skott, mäta den med en linjal för att uppskatta omfattningen av skadan. Under överskådlig framtid kommer ingenjörer att fortsätta att utföra visuella kontroller – som förblir snabbare än att dra skannern över hela ytan av skytteln – men skannern kommer att ge dem extremt exakta mätningar av eventuella brister, så att de bättre kan avgöra om en bricka behöver ska bytas ut eller bara repareras.
Skannern väger ungefär två och ett halvt pund och är ungefär lika stor som en kraftig ficklampa, vilket gör den liten och lätt nog för en ingenjör att bära med sig under inspektionen. Den är dessutom trådlös och har därmed inga belastande kablar. När en ingenjör upptäcker en skadad platta, placerar hon skannern över den och med en knapptryckning producerar hon en 3D-skanning av en nio tums kvadratisk yta och beräknar även måtten – längd, bredd, area och volym – av defekten.
Den resulterande 3D-kartan överförs trådlöst till en bärbar dator på plats så att ingenjörer omedelbart kan granska data. Skannerns hastighet sparar tid, och dess noggrannhet gör mätningarna mer tillförlitliga, säger Lavelle. Att byta ut och reparera plattor är en viktig funktion i underhållet av ett rymdskepp eftersom du måste ha ett termiskt skyddssystem som har integritet. Annars kommer man att få stora problem, som olyckor som vi har haft, säger han.
Rymdfärjans termiska skyddssystem är en kombination av förstärkt kol-kol (RCC) på framkanten av vingarna, termiska filtar på flygkroppen och termiska skyddsplattor som täcker undersidan av fordonet och nosskyddet. Detta system skyddar rymdfarkosten och dess mänskliga passagerare från den extrema hettan av återinträde i jordens atmosfär. Utan RCC, filtar och kakel som täcker skytteln - rymdfärjan Endeavour har mer än 24 000 brickor - skulle den strukturella integriteten hos aluminiumramen på skytteln äventyras. 2003 bevittnade världen en förödande katastrof efter RCC på rymdfärjans (vänstra) hamnflygel Columbia skadades under lanseringen. Skadan förblev oupptäckt och skytteln, kvar med en komprometterad värmebeständig sköld, förlorade strukturell integritet och gick sönder under återinträde.
NASA-ingenjörer använde sex 3D-skannrar för sina förlanseringsinspektioner av Strävan och planerar att använda dem igen när skytteln kommer tillbaka. De kommer också att använda dem för markunderhåll av andra rymdfarkoster. Nästa steg för den nya skannern, säger Lavelle, är att designa om den så att dess komponenter kan motstå operationer i rymden, och astronauter kan använda den för att inspektera rymdfärjan under uppdrag. Lavelle säger också att det finns många företag, som han avböjer att identifiera, som är intresserade av 3D-skannern.
Bortsett från att inspektera rymdfärjan används skannern för att utvärdera värmeskyddsmaterial för ett nytt besättningsutforskningsfordon som NASA håller på att utveckla. Ingenjörer använder 3D-skannern för att mäta materialen både före och efter att de testats i extrema miljöer; skillnaden mellan de två måtten indikerar hur väl materialet presterade. Planetariska rovers kan också använda skannern för att kartlägga utrymmet runt dem i 3D, vilket hjälper dem att undvika kollisioner och bättre manövrera i okända miljöer.