NASA vyvinula nový trojrozměrný laserový skener, který hledá praskliny a jiná poškození mezi tisíci keramických dlaždic, které chrání raketoplány před žárem při návratu.
Menší a rychlejší než jejich orbitální protějšky, prototypové skenery mohou astronautům a pozemním inženýrům pomoci sledovat další poškození systému tepelné ochrany s větší přesností než kdykoli předtím.
"Toto je přímý výsledek projektu návratu k letu," řekl Joe Lavelle, vedoucí výzkumný inženýr pro trojrozměrné přístrojové vybavení v NASA's Ames ResearchCenter, kde byly prototypy vyrobeny.
Lavelles řekl, že dva z ručních prototypů laserových skenerů budou příští měsíc odeslány do Kennedyho vesmírného střediska NASA (KSC), kde se očekává, že je inženýři raketoplánu zkontrolují na vzorových dlaždicích a kalibračních blocích. Pokud vše půjde dobře, mohou postoupit a skenovat dlaždice na hangárech, jako jsou Atlantis a Endeavour – inženýři připravují Discovery na let na LaunchPad 39B. Dva další skenery budou dodány KSC do října 2005, dodal.
Techniky a nástroje pro kontrolu dlaždic Boostingorbiter byly hlavním cílem NASA od roku 2003, kdy došlo ke ztrátě sedmi astronautů na palubě raketoplánu Columbia, který utrpěl poškození ochranných tepelných panelů přední hrany levého křídla během startu. Vyšetřovatelé později zjistili, že poškození - způsobené tím, že se kus vnější pěnové izolace nádrže během zvednutí oddělil a prorazil panel zesíleného uhlíkového uhlíku (RCC) - vedlo k smrtelné nehodě.
Ztráta posádky Columbie přiměla manažery a inženýry raketoplánu k vyvinutí laserového dálkoměru a kamerového systému namontovaného na výložníku pro kontrolu poškození dlaždic raketoplánu a panelů RCC během jeho příštích – a všech následujících – letů raketoplánu.
Očekává se, že posádka mise NASA STS-114 na palubě sondy Discovery otestuje tento systém orbitálního boomu během zkušebního letu, který má odstartovat nejdříve 13. července. Očekává se, že mise bude znamenat návrat NASA k letu raketoplánu a obnovení misí orbitálních misí směřujících k Mezinárodní vesmírné stanici..
Menší nástroj pro žádný malý úkol
Kontrola každé z asi 30 000 keramických dlaždic na palubě raketoplánu po každém letu je dlouhý proces a Lavelle doufá, že ho nové laserové skenery zkrátí.
Dlaždice raketoplánu jsou vyrobeny tak, aby vydržely až 2 300 stupňů Fahrenheita (1 260 stupňů Celsia) teplot, se kterými se raketoplány setkávají při každém návratu na Zemi. Každá z těchto destiček je po letu zkontrolována na nové vady poškození, aby se zjistilo, zda je nutná oprava.
"Právě teď je to velmi manuální proces," řekl Lavelle. "Používají své oči a fotografují mnohokrát a je to extrémně časově náročné."
Snížení obratu raketoplánu může být kritickým přínosem pro NASA, která stále určuje, kolik misí bude zapotřebí ke splnění závazků vůči partnerům z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Zbývající tři orbitery NASA mají odejít do důchodu do roku 2010 a nejvyšší správce vesmírné agentury Michael Griffint v úterý výboru HouseScience řekl, že ne všech 28 letů do vesmíru původně plánovaných na toto období bude k dispozici do konce dekády.
Ruční laserové skenery Lavelle jsou velké asi jako ruční bruska a dokážou detekovat trhliny o velikosti pouhých pěti tisícin palce (0,127 milimetru) až do hloubky přibližně čtyř palců (101 milimetrů). Doručují trojrozměrné obrázky do přenosného počítače přes USB kabel.
Laserové kamerové skenery prototypu nejsou omezeny na kontrolu žáruvzdorných dlaždic a mohly by být použity ke kontrole zesílených uhlíkových karbonových panelů, které lemují okraje křídel.
"Funguje na zakřivených plochách a různých typech materiálů," řekl Lavelle.
Na orbitlasery
Ruční skener dlaždic, vážící asi tři libry (1,3 kilogramu), je téměř 10krát lehčí než systém namontovaný na výložníku, který je v současnosti na palubě raketoplánů Discovery a Atlantis, řekl Lavelle. Skenovací systém Discovery má ale jednu velkou výhodu: certifikaci.
"Odešli s tím, co měli a bylo způsobilé pro let," řekl Lavelle a dodal, že skener jeho projektu není vesmírně odolný ani certifikovaný pro orbitální let.
Laserdynamický rozsah imager (LDRI) a laserový kamerový systém (LCS) spolu se zesílenou televizní kamerou budou během letu sedět na konci 50stopého (15metrového) orbitálního boomu Discovery. Balíček senzorů je přesný až na několik milimetrů a jeho rameno se hodí na konec vlastního robotického ramene orbiteru, ze kterého může skenovat citlivé oblasti tepelné ochrany.
Na druhé straně nový laserový skener je v současné době omezen na ruční použití a musel by být upraven tak, aby se vešel na konec raketoplánu nebo ramene, uvedli výzkumníci Ames.
Systém Discovery namontovaný na výložníku v současné době spoléhá na ruční i automatické příkazy k provádění skenování při maximální předpokládané rychlosti asi 2,5 palce za sekundu (6,3 centimetrů za sekundu).
Vybavení zítřejší kosmické lodi
Lavelles řekl, že kromě zajišťování potřeb kontroly pozemních a orbitálních raketoplánů je tu ještě jedna role, kterou, jak doufá, mohou plnit ruční skenery.
"Je to v podstatě trojrozměrné měřící zařízení," řekl Lavalle. "Myslím, že robotická aplikace je nyní hlavním cílem a v této oblasti pracujeme na tom, abychom dostali náš skener na Mars rover."
Úpravou uspořádání laseru a kamery vědci Ames doufají, že jejich zařízení by mohlo sloužit jako extrémně přesný nástroj pro měření vzdálenosti pro robotickou sondu.
"Nasadili byste to na rover a ten dokáže skenovat oblast před vámi, právě teď na dva metry, takže přesně zmapuje trojrozměrnou oblast před roverem," řekl Lavelle.
Systém by také mohl být v případě potřeby upraven tak, aby skenoval budoucí vesmírné lodě hodnocené lidmi, jako je nástupce raketoplánu NASA Crew Exploration Vehicle, dodal.
"Z hlediska ametrologie je to první krok v automatizaci inspekce dlaždic," řekl Lavelle.
