NASA-Gruppe strafft Raketen- und Raumschiffanalysen

Die Dynamic Environments Group des NASA Launch Services Program Office hat ihre Analysen der Kräfte an Raketen und Raumschiffen gestrafft. Zudem entwickelte sie einen standardisierten Ablauf für die Finite-Elemente-Modellierung. Eine Software wurde erstmals für eine Zertifizierung genutzt.

Die Gruppe hat die Analyse von Kräften an Raketen und Raumschiffen gestrafft und die Auswertung von Schocks sowie Vibrationen beim Start und Aufstieg gestärkt. Außerdem entstand ein standardisierter Ablauf für die Finite-Elemente-Modellierung.

Eine rechnergestützte Methode hilft, das Verhalten von Raketen und Raumschiffen vorherzusagen, bevor Hardware gebaut wird. Die Finite-Elemente-Analyse zerlegt komplexe Strukturen in kleinere Komponenten und prognostiziert Reaktionen auf Kräfte oder Startumgebungen; Probleme lassen sich dadurch am Boden behandeln.

Eine Rakete eines kommerziellen Startanbieters wurde für eine NASA-Mission ausgewählt. Das Unternehmen lieferte Vibrationsprüfungen, aber keine Schockprüfungen; die NASA-Gruppe stellte fest, dass Schockprüfungen nötig waren. Sie verifizierte die Testresultate des Unternehmens für Flugumgebungen und gewann Erkenntnisse zu Schocks beim Transport.

Die Software ersetzt ältere Werkzeuge und bietet eine Standardvorlage, die Ingenieure durch Vibrationsprofile und Schockbedingungen führt. Die Gruppe nutzte diese Vorlage für Was-wäre-wenn-Vergleiche und strukturelle Visualisierungen.

Das Werkzeug existiert seit Jahrzehnten, wurde in den Dynamic-Environments-Disziplinen jedoch normalerweise nicht verwendet. Die Gruppe setzte das kommerzielle digitale Werkzeug auf neue Weise ein, nutzte Software in einem neuen Bereich der Dynamik und verwendete sie erstmals für eine Zertifizierung.

Ingenieure schätzten Schock- und Vibrationsumgebungen mit Faustregeln oder skalierten älteren Daten. In den Dynamic-Environments-Bereichen werden Finite-Elemente-Werkzeuge selten genutzt; zudem müssen komplexe Abläufe oft neu gelernt werden.

Raketen und Raumschiffe sind zwar für Schocks und Vibrationen ausgelegt, doch diese Kräfte können Verschleiß oder Flugausfälle verursachen. Da die meisten Probleme nach dem Verlassen des Startplatzes nicht mehr behoben werden können, ist die Analyse vor dem Start wichtig.

Für Beobachter der Mondwirtschaft ist der Umgang mit kommerziellen Raketen relevant. Bei einer für eine NASA-Mission ausgewählten Rakete lieferte das Unternehmen Vibrations-, aber keine Schockprüfungen; die NASA-Stelle erkannte den Bedarf und verifizierte Testergebnisse.