NASA 광섬유 센싱 시스템(FOSS)으로 우주선 발사 하중 첨단 모니터링

NASA 암스트롱 비행 연구 센터
에드워즈, 캘리포니아
www.nasa.gov/centers/armstrong

유나이티드 론치 얼라이언스
센테니얼, 콜로라도
www.ulalaunch.com

연구 항공기에서 공력 데이터를 수집하기 위한 연구 도구로 시작된 것이 이제 기관 내외의 기술적 과제를 해결하고 있습니다. NASA의 광섬유 센싱 시스템(FOSS) 기술은 첨단 변형률 센서와 혁신적인 알고리즘을 강력한 패키지로 결합하여 중요한 매개변수를 실시간으로 정확하고 비용 효율적으로 모니터링합니다. 이는 차세대 유연 날개 조사, 액체 연료 레벨 측정, 우주선 변형률 모니터링 등 다양한 연구 프로젝트를 지원하기 위해 NASA 전반에서 널리 사용되고 있습니다.

FOSS는 최대 40피트(약 12미터)의 머리카락 굵기 광섬유를 사용하며, 각 섬유당 최대 2,000개 데이터 포인트를 제공합니다. 최첨단 시스템은 섬유를 따라 0.25인치(약 6.35mm)마다 초당 최대 100회 속도로 정보를 처리하여 변형률, 형상 변형, 온도, 액체 레벨, 작동 하중을 측정합니다.

수년 동안 FOSS 팀은 시스템이 데이터를 수집하고 전송하는 인프라와 속도를 개선하기 위해 기술을 최적화해 왔으며, 기술의 쉽게 통합 가능한 요소들이 기존 계측을 보완하고 풍부하게 만듭니다.

FOSS는 연구자들이 유한 요소 모델을 높은 공간 해상도로 검증할 수 있게 합니다. 또한 모델이 완전히 정확하지 않거나 충분한 구체성을 포함하지 않는 경우 예상치 못한 현상을 식별할 수 있게 합니다. 이 시스템은 검증과 발견을 모두 가능하게 하여 연구 프로세스 전체를 더 효과적이고 효율적으로 만듭니다.

상업용 로켓 제공업체들이 실험실에서 FOSS를 사용하고 있으며, 다양한 산업의 기업들이 FOSS가 어떻게 운영을 개선할 수 있는지 탐구하고 있습니다. FOSS 팀은 추가 애플리케이션을 지원하기 위해 알고리즘을 계속 개선하고 있으며, NASA 항공기와 기관 전반의 다른 자산에 FOSS를 계측 세트의 일부로 추가하는 것을 목표로 합니다.

암스트롱과 NASA 케네디 우주 센터 연구자들은 수년간 협력하여 FOSS를 강화해 우주선 발사 하중 측정에 사용할 수 있게 했습니다. 업계 파트너와의 추가 협력으로 내구성 있는 계측이 가능해졌고, 암스트롱 연구자들은 이제 기계적 인클로저와 계측의 새로운 조합을 향후 1년 내 여러 로켓 발사에 탑재할 준비를 하고 있습니다. 목표는 이 '로켓 박스'를 NASA의 저궤도 비행 시험(팽창식 감속기)과 유나이티드 론치 얼라이언스의 불칸 로켓, 기타 상업 발사 제공업체에 탑재하는 것입니다.

FOSS 팀은 로켓 박스 5개를 조립하고 로켓 발사 조건을 시뮬레이션하는 초기 환경 테스트를 완료했습니다. 다음 단계는 NASA 랭글리 연구 센터로 발송하여 최종 환경 테스트를 위한 전기 테스트를 완료하는 것입니다. 목표는 FOSS가 공격적인 발사 환경에서 중요한 매개변수 측정(변형률, 하중, 온도, 형상 등)을 제공할 수 있는지 검증하는 것입니다.

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