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Prévenir une autre catastrophe de la navette spatiale
Les ingénieurs de la NASA ont développé un nouveau scanner sans fil 3D pour détecter et mesurer les dommages causés aux tuiles d'isolation thermique de la navette spatiale, le type de dommages qui ont conduit au 2003 Colombie catastrophe. Avant le lancement de la navette et après son retour, l'appareil portable peut rapidement scanner la surface d'une tuile, la cartographier en 3D et, s'il y a une fissure ou un creux, calculer ses dimensions. Les données sont transmises sans fil à un ordinateur portable sur site où les ingénieurs peuvent évaluer les dommages avec plus de précision et d'efficacité qu'auparavant et déterminer si les dalles affectées doivent être remplacées ou réparées.
Contrôle des carreaux : Les ingénieurs de la NASA utilisent un scanner sans fil 3D pour inspecter les carreaux de la navette spatiale à la recherche d'imperfections. Le scanner pèse environ deux livres et demi et mesure six par cinq par sept pouces. Il crée une carte de surface 3D d'une zone de neuf pouces carrés, qu'il transmet sans fil à un ordinateur portable sur site. Le scanner calcule les dimensions de toute fissure ou bosse qu'il trouve, afin que les ingénieurs puissent évaluer de manière fiable les dommages et déterminer comment les réparer.
Le scanner a été utilisé pour la première fois pour inspecter la navette spatiale Effort précédant son lancement le 8 août 2007, depuis le Kennedy Space Center de la NASA. Le travail le plus long, le plus important et le plus fastidieux des ingénieurs est l'inspection du système de protection thermique avant, pendant et après une mission, explique Joe Lavelle, ingénieur senior chez Centre de recherche Ames de la NASA et le chef de projet. Mais pour la sécurité des personnes à bord, dit-il, c'est aussi l'une des plus importantes.
Actuellement, un ingénieur qui trouve un défaut sur une tuile, comme une fissure ou un creux, doit le mesurer avec une règle afin d'estimer l'étendue des dommages. Dans un avenir prévisible, les ingénieurs continueront à effectuer des contrôles visuels, qui restent plus rapides que de faire glisser le scanner sur toute la surface de la navette, mais le scanner leur donnera des mesures extrêmement précises de toutes les imperfections, afin qu'ils puissent mieux décider si une tuile a besoin être remplacé ou simplement réparé.
Le scanner pèse environ deux livres et demi et a à peu près la taille d'une lampe de poche robuste, ce qui le rend suffisamment petit et léger pour qu'un ingénieur puisse le transporter pendant l'inspection. Il est également sans fil et n'a donc pas de câbles encombrants. Lorsqu'un ingénieur remarque un carreau endommagé, il place le scanner dessus et, en appuyant sur un bouton, produit un scan 3D d'une zone de neuf pouces carrés et calcule également les dimensions - longueur, largeur, surface et volume - du défaut.
La carte de surface 3D résultante est transmise sans fil à un ordinateur portable sur site afin que les ingénieurs puissent immédiatement examiner les données. La vitesse du scanner permet de gagner du temps et sa précision rend les mesures plus fiables, explique Lavelle. Le remplacement et la réparation des tuiles est une fonction vitale dans la maintenance d'un vaisseau spatial car il faut disposer d'un système de protection thermique qui soit intègre. Sinon, vous allez avoir des problèmes majeurs, comme des accidents que nous avons eus, dit-il.
Le système de protection thermique de la navette spatiale est une combinaison de carbone-carbone renforcé (RCC) sur le bord d'attaque de l'aile, de couvertures thermiques sur le fuselage et de tuiles de protection thermique recouvrant le dessous du véhicule et le capot avant. Ce système protège le vaisseau spatial et ses occupants humains de la chaleur extrême de la rentrée dans l'atmosphère terrestre. Sans le RCC, les couvertures et les tuiles recouvrant la navette (la navette spatiale Endeavour compte plus de 24 000 tuiles), l'intégrité structurelle du cadre en aluminium de la navette serait compromise. En 2003, le monde a été témoin d'une catastrophe dévastatrice après le RCC sur l'aile bâbord (gauche) de la navette spatiale Colombie a été endommagé lors du lancement. Les dommages sont passés inaperçus et la navette, laissée avec un bouclier résistant à la chaleur compromis, a perdu son intégrité structurelle et s'est brisée lors de la rentrée.
Les ingénieurs de la NASA ont utilisé six scanners 3D pour leurs inspections de pré-lancement de Effort et prévoyez de les réutiliser au retour de la navette. Ils les utiliseront également pour l'entretien au sol d'autres engins spatiaux. La prochaine étape pour le nouveau scanner, dit Lavelle, est de le reconcevoir afin que ses composants puissent résister aux opérations dans l'espace, et les astronautes puissent l'utiliser pour inspecter la navette spatiale pendant les missions. Lavelle dit également qu'il existe de nombreuses entreprises, qu'il refuse d'identifier, intéressées par le scanner 3D.
Outre l'inspection de la navette spatiale, le scanner est utilisé pour évaluer les matériaux de protection thermique d'un nouveau véhicule d'exploration d'équipage que la NASA est en train de développer. Les ingénieurs utilisent le scanner 3D pour mesurer les matériaux avant et après leur test dans des environnements extrêmes ; la différence entre les deux mesures indique à quel point le matériau s'est bien comporté. Les rovers planétaires pourraient également utiliser le scanner pour cartographier l'espace autour d'eux en 3D, les aidant à éviter les collisions et à mieux manœuvrer dans des environnements inconnus.