Dalam perjalanan luas eksplorasi ruang angkasa, setiap misi mewujudkan kebijaksanaan kolektif dan dedikasi peneliti yang tak terhitung jumlahnya.Apa yang mungkin tampak sebagai satelit kecil membawa impian umat manusia untuk mengeksplorasi yang tidak diketahui dan memperluas pemahaman kita tentang alam semestaNamun, perjalanan ke orbitnya merupakan tantangan dan uji coba. Keandalan pesawat ruang angkasa secara langsung menentukan keberhasilan misi dan mempengaruhi masa depan eksplorasi ruang angkasa.Di antara proses validasi kritis, pengujian getaran sangat penting untuk memastikan pesawat ruang angkasa dapat menahan lingkungan peluncuran yang ekstrim.
Selama peluncuran, pesawat ruang angkasa mengalami faktor lingkungan yang kompleks di mana getaran menimbulkan ancaman signifikan terhadap integritas struktural dan keandalan fungsional.Turbulensi aerodinamis, dan operasi komponen mekanik menghasilkan getaran intens yang dikirimkan ke seluruh pesawat ruang angkasa.
- Kerusakan struktural:Retakan, deformasi, atau patah tulang yang membahayakan kekuatan keseluruhan
- Kegagalan komponen:Lolos atau kerusakan pada elektronik, optik, atau sistem mekanis
- Misi gagal:Kerusakan sistem bencana dengan konsekuensi ekonomi dan reputasi yang substansial
NASA-STD-7001 menetapkan kerangka kerja otoritatif untuk pengujian getaran perangkat keras muatan ruang angkasa, menyediakan protokol yang ketat untuk memvalidasi keamanan dan stabilitas sebelum peluncuran.
Standar NASA menyatukan proses verifikasi getaran akustik untuk perangkat keras muatan,khusus menangani kebisingan akustik intensitas tinggi selama penerbangan yang dikirim melalui rangsangan akustik atau getaran acak. Berlaku untuk semua muatan yang dibawa oleh pesawat (satelit, pesawat ruang angkasa, atau observatorium), versi dokumen yang tersedia untuk umum saat ini (7001B) menggantikan versi A pada tahun 2017.
Tujuan dari standar ini adalah untuk:
- Standarisasi prosedur validasi untuk lingkungan getaran yang berbeda selama peluncuran dan penerbangan
- Mendefinisikan metode uji, tingkat, durasi, dan persyaratan analisis data
- Mencakup semua muatan yang dibawa oleh pesawat termasuk satelit, pesawat ruang angkasa berawak, teleskop ruang angkasa dan sistem eksperimental
NASA-STD-7001 menentukan tiga pendekatan verifikasi utama:
- Ujian kualifikasi:Memvalidasi ketahanan desain dengan menggunakan benda-benda seperti penerbangan yang mengalami kondisi yang melebihi tingkat penerbangan maksimum yang diharapkan (MEFL) dengan margin keamanan
- Pengujian Penerimaan:Mengkonfirmasi kualitas manufaktur dengan menguji perangkat keras penerbangan pada atau sedikit di atas kondisi MEFL
- pengujian protoflight:Pendekatan hibrida menggabungkan tingkat tes kualifikasi dengan durasi penerimaan ketika perangkat keras kualifikasi khusus tidak tersedia
Insinyur memperoleh Tingkat Penerbangan Maksimum yang Diharapkan (MEFL) dari data yang diukur atau diasumsikan, menciptakan kurva kepadatan spektral kekuatan amplop (PSD) yang meratakan nilai puncak.Standar ini mengharuskan pengujian pada tingkat yang mencakup MEFL dengan 95% kemungkinan/50% margin kepercayaan ditambah faktor keselamatan tambahan.
Sistem loop tertutup melakukan tes getaran acak dengan muatan yang dipasang pada shaker.
- Rentang frekuensi: 20-2000Hz
- Luas pita kontrol: ≤25Hz
- Pengujian tiga sumbu (orientasi X, Y, Z)
- Kepatuhan profil PSD melalui tabel titik putus yang menentukan nilai frekuensi, amplitudo, dan kemiringan
Dikerjakan di ruang reverberasi atau pengaturan uji akustik medan langsung (DFAT), uji akustik mengukur tingkat tekanan suara (SPL) di atas 100Hz. Persyaratan meliputi:
- Kontrol band 1/3 oktaf
- Minimal empat mikrofon untuk pengujian medan bergema
- Penempatan mikrofon khusus perangkat keras berdasarkan ukuran dan konfigurasi
Standar ini memberikan panduan rinci tentang:
- Konfigurasi pemasangan muatan yang mensimulasikan kondisi penerbangan
- Teknik notching untuk melindungi komponen sensitif
- Kekuatan pembatasan untuk mencegah kerusakan perangkat keras
- Penyesuaian parameter uji untuk karakteristik muatan khusus
Evaluasi data yang komprehensif mencakup:
- Analisis domain waktu amplitudo dan frekuensi getaran
- Penilaian domain frekuensi termasuk PSD dan fungsi transfer
- Analisis modal untuk mengidentifikasi resonansi struktural
- Evaluasi kerusakan untuk prediksi umur kelelahan
Standar ini mengakomodasi solusi komersial yang hemat biaya seperti spektrometer, asalkan mereka memenuhi persyaratan validasi yang ketat.000, alternatif komersial yang diperiksa dengan benar dapat secara signifikan mengurangi biaya proyek tanpa mengorbankan keandalan.
NASA-STD-7001 menetapkan standar emas untuk validasi getaran pesawat ruang angkasa melalui tingkat pengujian yang didukung secara statistik, protokol kontrol multi-sumbu, dan analisis data yang komprehensif.Implementasinya memastikan keandalan muatan sementara memungkinkan inovasi teknologi dan optimalisasi biaya dalam pengembangan sistem ruang angkasa.