Космический центр имени Джонсона использует системы Vicon для тестирования скафандров и космических транспортных средств

Космический центр имени Джонсона (JSC) NASA в Хьюстоне (штат Техас) использует системы Vicon более восьми лет для проверки конструкций космических скафандров и транспортных средств.

Несмотря на то, что пилотируемые полёты были приостановлены из-за сокращения бюджета, NASA продолжает готовиться к пилотируемым исследовательским космическим полётам на Марс и на Луну в ближайшие годы. Космические корабли, скафандры и другое оборудование стоят миллионы долларов и проходят при разработке и изготовлении множество итераций, пока не будут достигнуты необходимые результаты. NASA требовалось решение, способное помочь в разработке скафандров и транспортных средств для эффективной работы астронавтов.

Человек в центре внимания

По словам Мэтью Коули (Matthew Cowley), старшего инженера-конструктора в Космического центра имени Джонсона, раньше в первую очередь проектировали и строили транспортный корабль, а затем пытались разместить в нём человека. При проверке с реальными людьми в скафандрах, обнаруживалось, что те не могли нормально работать или передвигаться по транспортному кораблю. Это могло вызвать проблемы не только для миссии, но и для участвующих в ней астронавтов. Цель NASA состояла в том, чтобы найти технологию, которая позволит поставить человека в центр разработки.

NASA остановило свой выбор на системах Vicon, благодаря их качеству и надежности. В работе системы используется программное обеспечение Nexus от Vicon с различными типами камер Vicon, в том числе, и Vicon MX.

Системы Vicon используют, чтобы убедиться, что скафандры новой разработки не стесняют действий астронавтов в транспортном средстве и их жизненном пространстве. В одном из испытаний проверяется, как астронавты в космическом скафандре будут действовать при выходе из строя их транспортного средства, и необходимости возвращаться на базу несколько миль с ограниченным количеством кислорода. Другой тест - позволяет ли конструкция скафандров и транспортных средств астронавтам в скафандре держать в зоне досягаемости органы управления и оборудование для обеспечения безопасности, например, огнетушители.

Дизайн в движении

Системы Vicon позволяют инженерам, занятым разработкой скафандров, собрать большое количество информации для анализа движения различных элементов. Это позволяет им оценивать не только подвижность скафандра в целом, но и вклад каждого его компонента в общую подвижность.

Раньше для проверки мобильности инженеры заставляли испытателей двигаться в определенных направлениях, фотографировали их и затем проводились измерения, процесс был трудоемким, неэффективным и неточным. Теперь испытателям предлагают двигаться в скафандрах и выполнять функциональные задачи, чтобы понять, какие сочленения находятся в действии, и каков вклад каждого из них в общее движение.

“Использование захвата движения для тестирования скафандров имеет невероятную точность”, рассказывает Эми Росс (Amy Ross) , инженер по скафандрам Космического центра имени Джонсона. “ Раньше тестирование затягивалось на часы, а анализ данных мог иногда растянуться на месяцы. Теперь же на тесты уходит приблизительно один час, и данные становятся доступными гораздо быстрее”.

Системы Vicon позволяют специалистам поставить человека во главу угла и оценить влияние различных конструкций на его производительность в реальных условиях.

Испытание скафандра в макете многоцелевого многоместного транспортного средства

В недавнем исследовании NASA требовалось оценить четыре прототипа скафандра, сравнить их работу и выбрать предпочтительные компоненты скафандра и конструкции. Появилась необходимость в продвинутой высококачественной системе захвата движения для оценки скафандров в действии в прозрачном макете космического корабля. Инженеры NASA использовали систему Vicon для сбора данных о подвижности скафандра, проверки конструкции кресла для астронавта в скафандре и исследования работы в скафандре в объёме макета многоцелевого многоместного транспортного средства. Проверялся диапазон движений при выполнении различных задач испытателями разного роста, в скафандре и без него, в герметичных и негерметичных условиях.

Данные показали, что большинство проверенных скафандров обеспечивало достаточный диапазон движений для успешного выполнения задач. Любые промахи в выполнении задач происходили вообще из-за проблем с интеграцией скафандра и транспортного средства, плохой гибкостью и чувствительностью герметичных перчаток или недостаточным полем зрения в сидячем положении, а не из-за недостаточной подвижности новых скафандров.

Тестирование в условиях пониженной гравитации

NASA использует системы Vicon для оценки работоспособности человека в скафандре при пониженной гравитации. Для эффективного выполнения эксперимента требуется аналог окружающей среды с пониженной гравитацией, не ограничивающий свободу передвижения и точно моделирующий движение при пониженной силе тяжести. В предыдущих исследованиях использовались две модели понижения силы тяжести для анализа работы человека в скафандре. Одним из них был симулятор пониженного уровня гравитации макета космического транспортного средства. Систему Vicon MX использовали для захвата данных движения в различных условиях. Светоотражающие маркеры размещались на ключевых частях тела испытателя и оборудования. Данные обрабатывались с помощью инверсных кинематических и динамических моделей в ПО Vicon BodyBuilder, что обеспечило дополнительную гибкость и точность по сравнению с используемыми ранее моделями.

“Vicon оказался особенно полезным в тесте с симулятором пониженной силы тяжести, – продолжает Коули. С помощью системы Vicon мы смогли увидеть различия, которые нельзя было определить количественно другими методами захвата движения”.

Тестирование пусковой установки спутников Циклоп

Системы Vicon также используют для тестирования пусковых установок Циклоп (SSIKLOPS), предназначенных для вывода на орбиту маленьких спутников с Международной Космической Станции.

Пусковую установку и спутник размещали на лишенном трения полу и использовали систему Vicon MX для проверки точности, скорости и траектории перемещения пусковой установки. Система Vicon позволяет вычислять точный угол, под которым пусковая установка должна запускать спутники.

Прозрачный макет космического корабля Orion

Просмотров: 8364 | Дата: Пятница, 26 Сентября 2014 |