Space Power Facility ( SPF ) es una instalación de la NASA que se utiliza para probar hardware de vuelos espaciales en condiciones simuladas de lanzamiento y vuelo espacial. El SPF es parte del Centro de Pruebas Neil A. Armstrong de la NASA, que a su vez es parte del Centro de Investigación Glenn . El centro de pruebas Neil A. Armstrong y el SPF están ubicados cerca de Sandusky, Ohio ( municipio de Oxford, condado de Erie, Ohio ).
El SPF puede simular el entorno de lanzamiento de una nave espacial, así como los entornos en el espacio. La NASA ha desarrollado estas capacidades bajo un mismo techo para optimizar las pruebas de hardware de vuelos espaciales y al mismo tiempo minimizar los problemas de transporte. Space Power Facility se ha convertido en una "ventanilla única" para calificar el hardware de vuelo para vuelos espaciales tripulados. Esta instalación proporciona la capacidad de realizar las siguientes pruebas ambientales:
La Space Power Facility ( SPF ) es una cámara de vacío construida por la NASA en 1969. Tiene 122 pies (37 m) de altura y 100 pies (30 m) de diámetro, y encierra un espacio en forma de bala . Es la cámara de vacío térmico más grande del mundo. Originalmente se encargó para estudios de energía nuclear y eléctrica en condiciones de vacío, pero luego fue dado de baja. Posteriormente se volvió a poner en servicio para su uso en pruebas de sistemas de propulsión de naves espaciales . Los usos recientes incluyen probar los sistemas de aterrizaje de bolsas de aire para el Mars Pathfinder y los Mars Exploration Rovers , Spirit y Opportunity, en condiciones atmosféricas simuladas de Marte.
La instalación fue diseñada y construida para probar hardware espacial nuclear y no nuclear en un entorno simulado de órbita terrestre baja. Aunque la instalación fue diseñada para probar hardware nuclear, a lo largo de su historia solo se han realizado pruebas no nucleares. Algunos de los programas de prueba que se han realizado en las instalaciones incluyen experimentos de alta energía, pruebas de separación de carenados de cohetes, pruebas del sistema Mars Lander, pruebas de velas solares desplegables y pruebas de hardware de la Estación Espacial Internacional.
La instalación puede soportar un alto vacío (10 −6 torr , 130 μPa); Simule la radiación solar a través de un conjunto de lámparas de calor de cuarzo de 4 MW, el espectro solar mediante una lámpara de arco de 400 kW y ambientes fríos (-320 °F (-195,6 °C)) con una cubierta fría criogénica de geometría variable.
El servicio está disponible con un costo total reembolsable para el gobierno, las universidades y el sector privado.
La cámara de prueba de aluminio es un recipiente de placas de aluminio hermético al vacío que tiene 100 pies (30 m) de diámetro y 122 pies (37 m) de alto. Diseñada para una presión externa de 2,5 psi (17 kPa) y una presión interna de 5 psi (34 kPa), la cámara está construida con aluminio tipo 5083, que tiene un revestimiento en la superficie interior con un espesor de 1 ⁄ 8 pulgadas (3,2 mm). Aluminio tipo 3003 para resistencia a la corrosión. Este material fue seleccionado debido a su baja sección transversal de absorción de neutrones . La placa del piso y la carcasa vertical tienen un espesor total de 1 pulgada (25 mm), mientras que la carcasa del domo tiene 1+3 ⁄ 8 pulgadas (35 mm). Soldados circunferencialmente a la superficie exterior hay miembros estructurales de sección en T de aluminio que tienen 3 pies (0,9 m) de profundidad y 2 pies (0,6 m) de ancho. Las puertas de la cámara de prueba miden 50 por 50 pies (15 por 15 m) y tienen sellos dobles para evitar fugas. El suelo de la cámara fue diseñado para una carga de 300 toneladas.
El recinto de la cámara de hormigón sirve no sólo como escudo radiológico sino también como barrera primaria de vacío frente a la presión atmosférica. Con 130 pies (40 m) de diámetro y 150 pies (46 m) de altura, la cámara fue diseñada para soportar la presión atmosférica fuera de la cámara al mismo tiempo que se producen condiciones de vacío en su interior. El espesor del hormigón varía de 6 a 8 pies (1,8 a 2,4 m) y contiene una barrera de contención de acero hermética incrustada en su interior. Las puertas de la cámara miden 50 por 50 pies (15 por 15 m) y tienen sellos inflables. Durante una prueba, el espacio entre el recinto de hormigón y la cámara de prueba de aluminio se bombea a una presión de 20 torrs (2,7 kPa).
Brian Cox, del Human Universe de la BBC, filmó un episodio de caída de piedras y plumas en la Space Power Facility. A continuación se muestra un clip de YouTube: Caída de rocas y plumas en la instalación de energía espacial de la NASA
Diseñada específicamente como una cámara de pruebas de vacío térmico a gran escala para pruebas de calificación de vehículos y equipos en condiciones del espacio exterior, a finales de la década de 2000 se descubrió que la construcción única de la cámara de vacío interior de aluminio del SPF también la convierte en una cámara extremadamente grande y Cavidad de microondas o radiofrecuencia eléctricamente compleja con excelentes características electromagnéticas reverberantes . En 2009, estas características fueron medidas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y otros [1] , después de lo cual se entendió que la instalación no solo era la cámara de vacío más grande del mundo, sino también la instalación de pruebas EMI/EMC más grande del mundo. En 2011, el Centro de Investigación Glenn realizó con éxito una calibración de la cámara de vacío de aluminio [2] utilizando metodologías IEC 61000-4-21. [3] Como resultado de estas actividades, el SPF es capaz de realizar pruebas de EMI de susceptibilidad radiada para vehículos y equipos según MIL-STD-461 y puede alcanzar los límites MIL-STD-461F por encima de aproximadamente 80 MHz. En la primavera de 2017, las caracterizaciones y calibraciones de baja potencia de 2009 y 2011 demostraron ser correctas en una serie de pruebas de alta potencia realizadas en la cámara para validar sus capacidades. La cámara SPF se está preparando actualmente para las pruebas de susceptibilidad a la radiación EMI del módulo de la tripulación del Artemis 1 de la nave espacial Orion de la NASA .
La Instalación de Pruebas de Acústica Reverberante tiene 36 bocinas accionadas por nitrógeno para simular los altos niveles de ruido que se experimentarán durante el lanzamiento de un vehículo espacial y las condiciones de ascenso supersónico. El RATF es capaz de alcanzar un nivel de presión sonora general de 163 dB dentro de una cámara de 101.500 pies cúbicos (2.870 m 3 ).
La Instalación de Prueba de Vibración Mecánica (MVF) es un sistema de vibración de tres ejes. Aplicará vibración en cada uno de los tres ejes ortogonales (no simultáneamente) con una dirección paralela al eje de empuje del lanzamiento desde la Tierra (X) a 5–150 Hz, 0-1,25 g-pk vertical y 5–150 Hz 0 -1,0 g-pk para los ejes horizontales. La sacudida vertical, o del eje de empuje, se logra mediante el uso de 16 actuadores verticales fabricados por TEAM Corporation, cada uno con capacidad de 30,000 lbf (130 kN). Los 16 actuadores verticales permiten probar un artículo de hasta 75 000 lb (34 000 kg) en los límites de frecuencia y amplitud establecidos anteriormente. La agitación horizontal se logra mediante el uso de 4 actuadores horizontales de TEAM Corporation. Los actuadores horizontales se utilizan durante las pruebas verticales para contrarrestar las fuerzas del eje transversal y los momentos de vuelco.
Construcción vibroacústica de la instalación de energía espacial de la NASA
Además de la mesa vibratoria sinusoidal, está disponible un piso modal de base fija suficiente para el artículo de prueba de 20 pies (6,1 m) de diámetro. La instalación de prueba modal de base fija es un piso de acero de 6 pulgadas (150 mm) de espesor sobre 19 pies (5,8 m) de concreto, que está atado a la tierra mediante anclajes de roca tensados de 50 pies (15 m) de profundidad.
Se utilizaron más de 21.000.000 de libras (9.500 t) de anclajes para roca y 6.000.000 de libras (2.700 t) de hormigón en la construcción de la instalación de prueba modal de base fija y la instalación de prueba de vibración mecánica.
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El diseño de la instalación SPF es ideal para realizar múltiples programas de prueba. La instalación tiene dos grandes áreas de gran altura adyacentes a cada lado de la cámara de vacío. La ventaja de tener ambas áreas disponibles es que permite preparar dos pruebas complejas simultáneamente. Se puede preparar una prueba en un compartimento alto mientras se realiza otra prueba en la cámara de vacío. Las grandes puertas de la cámara brindan acceso a la cámara de pruebas desde cualquier compartimento alto.
Construcción vibroacústica de la instalación de energía espacial de la NASA
