NASA开发即将用于太空的光纤传感系统

NASA即将测试一种增强型系统,该系统可以沿着光纤线对人类头发的厚度进行数千次测量,以用于太空。

  NASA即将测试一种增强型系统,该系统可以沿着光纤线对人类头发的厚度进行数千次测量,以用于太空。将来,这项技术可以在执行登月计划和登陆火星期间监控航天器系统。

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  加利福尼亚州NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的光纤传感系统(FOSS)高级研究工程师艾伦·帕克(Allen Parker)和乔纳森·洛佩兹(Jonathan Lopez)展示了如何在机翼上使用航空FOSS来确定机翼的形状和结构应力。

  光纤传感系统(FOSS)是由位于加利福尼亚州NASA的Armstrong飞行研究中心开发的,用于收集飞机的应变和其他测量数据。阿姆斯特朗与开放源码软件高级研究工程师艾伦·帕克(Allen Parker)说,它已被适配用于航天器,其潜在用途可能包括对太空飞行安全至关重要的温度和应变信息。

  四个太空FOSS将在弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心接受五个月的环境测试。这些测试将证明太空FOSS ca能够承受火箭发射的严酷条件。

  帕克说:“火箭和航天器是非常复杂的系统,需要测量许多不同的参数,我们希望使首次使用太空自由卫星系统保持简单。”?“新的太空额定FOSS将在充气减速器(LOFTID)的低地球轨道飞行测试中测量分布式温度。”

  推进用于火箭的FOSS的大部分技术工作是由太空技术任务局的中心创新基金资助的。

  充气机壳

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  位于加利福尼亚州NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的光纤传感系统(FOSS)小组正在努力将FOSS的用途扩展到太空应用。左起是保罗·宾恩,约翰·斯特尼奥,约翰·鲁迪,乔纳森·洛佩兹,斯凯勒·索特,西得·纳达里和艾伦·帕克。不在照片中的团队成员包括Patrick Chan,Phil Hamory,Eric Miller和John Del Frate.

  前往兰利进行测试的四个FOSS单元之一计划在LOFTID上使用。机壳的坚固性不如头罩,其设计旨在使重载减速并保护其免受大气再进入的强烈热量。

  帕克说:“我们将在充气式减速器背面监测温度。”“在测量这些温度时,我们将为工程师提供减速器升温的热图。”

  为此,研究小组正在进行一项太空FOSS实验,该实验将通过美国国家航空航天局(NASA)的飞行机会计划,在蓝色起源的新谢泼德火箭上作为独立实验进行。该系统的工程开发单元(EDU)与前往兰利的四个太空额定FOSS盒子分开,将乘坐亚轨道火箭飞行。

  帕克说:“对我们来说,这是降低风险的机会,可将我们的EDU系统尽早投入运营。”?“我们将使用我们自己的车辆储物柜中的EDU测量应变和温度。”

  “除了电子设备外,盒子中的关键任务商业级激光器还经过机械隔离和阻尼,以提高研究车辆的可操作性,” Parker解释说。该系统的开发还旨在消散由于电子设备中电子设备产生的热量以及由于空间不足而导致的热量传导或热量从设备中散出。该系统将是独立的,基本上可以即插即用。

  其他三个送往Langley的FOSS盒子将由美国宇航局佛罗里达州肯尼迪航天中心的发射服务计划与美国联合太空联盟合作,使用其Vulcan火箭飞行。

  潜在的Artemis应用

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  艾伦·帕克(Allen Parker),加利福尼亚州NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的光纤传感系统(FOSS)高级研究工程师,与美国海军人员一起工作。加州海军部门对microFOSS感兴趣,该软件可以长期跟踪海军舰船的腐蚀情况,并通知机组人员有关可能导致系统故障的挑战。

  一旦将FOSS评定为可在太空中使用时,先进的Cislunar和表面能力(ACSC)增强的tempFOSS传感器就可以用于支持Artemis任务,以监测分布式低温燃料温度

  Parker说:“能够承受极端条件以测量低温环境中分布温度的光纤传感器是关键要求。”?“这的另一个要素是开发一种小型,经济且耐用的FOSS版本。基于温度调谐激光器(TempTuned FOSS)的新技术正在开发中,以完成该任务。”

  该团队正在改进传感器的制造技术,并在加利福尼亚州NASA的Ames研究中心讨论对传感器进行潜在测试的可能性,以支持对新技术的研究。此外,该团队正在为TempTuned FOSS单元进行软件更新。

  “发射的汽车具有许多不同的热和机械子系统,” Parker说。“一旦对太空FOSS进行了审查,我们将设想一个系统,该系统将提供许多不同种类参数的测量结果。我们想象在低温储罐上不仅在储罐的外部使用FOSS技术,而且还可能在内部使用FOSS技术来测量燃油液位。”

  微FOSS

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  弗兰克·佩纳(Frank Pena)和乔纳森·洛佩兹(Jonathan Lopez)致力于确保由美国加利福尼亚州宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心开发的光纤传感系统单元的安全。该装置是为测试一种新的变种而开发的五种装置之一,研究人员开发了该新变种以抵御火箭发射和太空旅行的恶劣环境。

  阿姆斯特朗FOSS团队还正在开发下一代的FOSS系统,称为microFOSS,该系统更加紧凑,经济,耐用,并且有可能在太空中使用。

  帕克解释说:“这项工作是与美国海军合作开展的,并且已经扩展到海军内部的其他组织,包括监视其运输重物的船只(例如飞机和坦克)的压力负荷。”海军希望监视这些车辆的船体和甲板上的应力负荷。

  另外,需要一种监视向总线系统提供大量电流的功率总线的能力。海上环境造成的腐蚀会影响这些公共汽车的可靠性,海军希望使用一种健康监测系统,以便让他们知道何时何地出现不利条件。TempTuned FOSS被认为是可能的解决方案,因为该应用程序不需要高数据速率。海军人员可以查看沿电力母线长度的热图,并查看是否存在任何可能指示腐蚀的变化。

  “由于其紧凑的包装,强大的功能和较低的生产成本,microFOSS可能会扩大光纤系统的用途,” Parker说。“石油,天然气,乳制品和医疗等许多不同行业都在寻求一种更简单的系统,该系统可以帮助许多不同的应用。”

  无论使用什么应用程序,Parker及其团队都致力于解决方案。

  信息来源:NASA阿姆斯特朗飞行研究中心

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