Monitoramento Avançado de Cargas de Lançamento em Naves Espaciais com Sistema de Sensoriamento por Fibra Óptica da NASA

Centro de Pesquisa de Voo Armstrong da NASA
Edwards, CA
www.nasa.gov/centers/armstrong

United Launch Alliance
Centennial, CO
www.ulalaunch.com

O que começou como uma ferramenta de pesquisa para coletar dados aerodinâmicos de aeronaves de pesquisa agora está resolvendo desafios técnicos dentro da agência e além. A tecnologia do Sistema de Sensoriamento por Fibra Óptica (FOSS) da NASA combina sensores de tensão avançados e algoritmos inovadores em um pacote robusto que monitora com precisão e custo-efetividade uma série de parâmetros críticos em tempo real. Está sendo amplamente usado em toda a NASA para suportar projetos de pesquisa tão variados quanto investigar asas flexíveis de próxima geração e medir níveis de combustível líquido, bem como monitorar tensão em naves espaciais.

FOSS usa até uma fibra óptica fina como cabelo de 12 metros que fornece até 2.000 pontos de dados cada. O sistema de última geração processa informações a cada 0,6 cm ao longo da fibra a taxas de até 100 vezes por segundo para medir tensão, deformação de forma, temperatura, nível de líquido e cargas operacionais.

Ao longo dos anos, a equipe FOSS otimizou a tecnologia para refinar a infraestrutura e a velocidade com que o sistema coleta e transmite dados, e os elementos fáceis de integrar da tecnologia agora complementam e adicionam cor à instrumentação existente.

FOSS permite que pesquisadores verifiquem modelos de elementos finitos com alto grau de resolução espacial. Também permite que pesquisadores identifiquem fenômenos inesperados em casos onde um modelo não é completamente preciso ou não contém graus suficientes de especificidade. O sistema permite tanto validação quanto descoberta, tornando todo o processo de pesquisa mais eficaz e eficiente.

Provedores comerciais de foguetes estão usando FOSS em seus laboratórios e empresas em uma variedade de indústrias estão explorando como FOSS pode melhorar suas operações. A equipe FOSS continua a refinar algoritmos para suportar aplicações adicionais, com o objetivo de adicionar FOSS ao conjunto de instrumentação em aeronaves da NASA, bem como outros ativos em toda a agência.

Pesquisadores do Armstrong e do Centro Espacial Kennedy da NASA colaboraram por anos para robustecer o FOSS para que possa ser usado para medir cargas de lançamento agressivas em naves espaciais. Colaborações adicionais com parceiros da indústria resultaram em instrumentação durável e pesquisadores do Armstrong estão agora preparando uma nova combinação de gabinete mecânico e instrumentação para lançamento dentro do próximo ano em vários lançamentos de foguetes. O objetivo é que esta "caixa de foguete" voe no Teste de Voo de Baixa Órbita da Terra de um Desacelerador Inflável da NASA e no foguete Vulcan da United Launch Alliance, bem como com outros provedores de lançamento comerciais.

A equipe FOSS montou cinco caixas de foguete e completou testes ambientais de estágio inicial para simular condições de lançamento de foguete. Próximos passos são completar testes elétricos em preparação para envio ao Centro de Pesquisa Langley da NASA para testes ambientais finais. O objetivo é validar que FOSS pode fornecer medidas de parâmetros críticos (ex: tensão, carga, temperatura, forma) em ambientes de lançamento agressivos.

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