Een vroege mijlpaal voor de ontwikkeling van rakettechnologieën is om te laten zien dat ze kunnen werken in computersimulaties of grootschalige veldtests die componenten schudden en draaien zonder in stukken te vallen.

"Schroeven kunnen terugdraaien; dingen kunnen breken, " zei Greg Tipton, een ingenieur structurele dynamiek bij Sandia National Laboratories. Soortgelijke tests worden uitgevoerd in de auto, vliegtuig- en ruimtevaartindustrie.

Nutsvoorzieningen, een analyse van HOT SHOT-sonde-raketgegevens heeft een manier onthuld om deze tests te verbeteren, het verstrekken van een eerder, nauwkeurigere indicator of een experimentele technologie uiteindelijk zal slagen tijdens de vlucht. Dit zou belastinggeld kunnen besparen door ongeveer een jaar aan extra onderzoek en ontwikkeling te elimineren die normaal nodig zijn om hetzelfde informatieniveau te krijgen.

In een reeks experimenten, Tipton en zijn team kleedden de binnenkant van klinkende raketten aan met instrumenten ter grootte van een erwt die trillingen meten. Hun werk heeft een completer beeld opgeleverd van vliegtrillingen dat nu wordt gebruikt om nauwkeurigere simulaties en grondtests te maken.

"Vlucht geeft je gecombineerde omgevingen die je niet op de grond zou krijgen, "Zei Tipton. "Dus, het draait en het versnelt en het trilt, er zijn schokken. Het is een heel ander soort omgeving."

Olga Spahn, Sandia's manager over HOT SHOT payload-integratie, legde uit dat betere gegevens in een vroeg ontwikkelingsstadium kansen kunnen creëren om nieuwe, innovatieve ideeën door het risico op mislukking te verkleinen. Het zou ook de algehele prestaties van toekomstige raketsystemen kunnen verbeteren door de ontwikkeling van componenten te stimuleren die de omvang verkleinen, gewicht en stroombehoefte.

Een nieuwe manier om vliegtrillingen te voorspellen

Het HOT SHOT-programma meet de effecten van een raketlancering op prototypen van nucleaire afschrikkingstechnologieën. Elke vlucht bevat verschillende experimenten van onderzoekers uit het netwerk van laboratoria van de National Nuclear Security Administration, fabrieken en aanverwante instellingen. Sandia combineert deze experimenten tot een payload die draait op een gemeenschappelijke stroombron en datatransmissiesysteem. Sandia bouwt de raketten, integreert de experimenten en voert de lanceringen uit voor NNSA.

In mei 2018, Tipton en zijn team leverden hun eigen experiment. Ze bouwden een namaakcomponent voor de raket, die ze "de bruidstaart" noemden, " naar zijn vorm. Daarna versierden ze het met trillingssensoren. Na de lancering, ze speelden een wiskundig spel met de gegevens die ze terugkregen. Alleen de trillingsgegevens van een paar sensoren kennen, ze probeerden de meetwaarden van elke andere sensor te berekenen.

"We hebben laten zien dat we dit konden doen en voorspellen wat de trillingsomgevingen vrijwel overal op die structuur waren, ' zei Tipton.

In april, ze herhaalden het experiment, deze keer de volledige ladingsecties van twee raketten uitrusten, het meten van trillingen op en rond meer dan een dozijn experimentele hardware. Een eerste analyse van die gegevens heeft gesuggereerd dat ze trillingen op vrijwel elk punt in de ruimte binnen dat deel van de raket kunnen voorspellen.

"Met deze laatste ronde vluchten, we hebben een soort extra laag complexiteit toegevoegd, zei Brandon Zwink, een technisch adviseur die samenwerkte met het team van Tipton en hielp bij het analyseren van de gegevens. "Omdat oorspronkelijk met de bruidstaart, we hadden hardware die speciaal was ontworpen om hiermee te werken. En nu instrumenteren we echt hardware die, je weet wel, het is vluchthardware. We hebben echt geen inbreng gehad in het ontwerp ervan. Het is niet ontworpen voor dit experiment, het is gewoon wat het was."

Om de potentiële kostenbesparingen te realiseren, het Sandia-team moet nu de HOT SHOT-vluchtomgeving nabootsen met behulp van grondtesttechnologie. Indien succesvol, dit wordt een geavanceerd testplatform dat meer en betere gegevens genereert dan gewoonlijk beschikbaar is voor rakettechnologieën in vroege stadia van ontwikkeling. Het team onderzoekt akoestiek en vibrerende patches als manieren om complexe trillingspatronen te recreëren die moeilijk te reproduceren zijn met alleen conventionele schudtafels.

Nog twee HOT SHOT-vluchten werden op 28 augustus gelanceerd vanuit Sandia's Kauai-testfaciliteit op Hawaï. Zwink plaatste microfoons rond de lanceerplaats om het geluid van de raket te meten, die kunnen bijdragen aan trillingen.