Hamilton Sundstrand公司的工程师们对测试宇宙飞船和太空服中的环境控制器系统进行校准,从而保持宇航员的舒适度。
美国康涅狄格州Windsor Locks市 —— 太空是一个充满“敌意”的环境。没有空气可以呼吸,也没有重力使您保持自然下坠。在没有阳光照射的地方,温度极为低下,而在阳光照射到的地方则炽热难当。任何产生热量的东西都没有空气来对其加以冷却。因此,如果不采取适当的冷却措施,那么设备和宇航员都将会承受过高温度的灼烤。
设计和制造太空专用设备的公司必须对其产品进行精细的校准,以适应这种充斥着“敌意”的环境条件,而且,在向客户供货之前,还必须按照严格的测试程序对产品实施测试。Hamilton Sundstrand Space, Land, and Sea Systems-Windsor Locks(SLS-WL)就是一家这样的公司,它从上个世纪70年代就开始制造太空服了。该公司还为航天飞机和国际空间站以及飞机和潜水艇制造环境控制器。
在太空中使用的环境控制器必须在极限条件下完美
地工作,不耗费巨资是没有办法把产品从轨道上召回的。泵、罐、热交换器、电动机、升华器、蒸发器、稳压器以及用于控制环境系统的电子产品在发射之前必须进行大量的测试。测试这些部件的系统必须模拟太空中的条件。负责性能测量和环境监控的设备必须精确,而这意味着需要定期进行校准。
太空条件的模拟和环境系统的测试要求SLS-WL执行诸多的物理测量,所有这些测量都需要使用经过校准的设备。测试站中的仪表(被称为“测试台”)用于测量温度、压力、液体和气体流量、真空度、湿度、露点和振动。该公司某些测试台的历史最早可追溯到美国“阿波罗”(Apollo)登月计划 —— SLS-WL曾提供了最初的登月太空服(但已被翻新,以满足当今的需要)。
SLS-WL设备中所使用的电子测试装置可测量电压、电流、电阻、时间、频率、功率和相位。测试台采用了数据采集系统,用于记录来自诸如温度探头、压力计和流量表等换能器的物理测量结果。
正如您有可能预料的那样,Hamilton Sundstrand的设备安装了各种环境试验箱。例如:温度试验箱可在很宽的温度范围内(这在太空中是司空见惯的)对产品进行测试,温度循环范围为-100°F ~ 350°F。温度/湿度试验箱的测试温度范围为-100°F ~ 250°F,相对湿度(RH)为10% ~ 98%。热真空室可在低至10-8 Torr的真空度和-300°F ~ 300°F的温度范围内对产品实施测试。
冷却水
Hamilton Sundstrand的太空服(即:太空行走衣,简称EMU)具有环境系统,内含氧气罐和贮水罐、电池、升华器、风扇和稳压器。该系统位于一个背包中,宇航员控制器可通过一个前面显示器和控制模块来使用(图1)。
压力测试器可确保EMU上的罐子和管子不会出现故障。例如:对于一个在7600psig(磅/平方英寸)左右的压力条件下工作的氧气罐,以高达10000psig的供给压力进行测试(很高的罐压力是为太空行走提供足够的氧气并保持足够小的罐体积所必需的)。真空泄漏测试器可证实部件未把水或氧气泄漏至太空中。
能在太空服中贮存水吗?可以,但它不是供饮用的(虽然EMU确实内含一个盛装饮用水的胶袋)。校准实验室经理Phil Noll说:“执行太空行走作业的宇航员的代谢率很高。”为了使宇航员保持冷热适中的状态,对太空服进行了水冷却。它们需要贮水罐、管子、泵以及用于从水中吸取热量的升华器。
SLS-WL热真空太空模拟器包括一个数据采集系统,借助该系统,技术人员即可根据测试工程师编写的规格进行测量。自上个世纪80年代后期以来,已有多个HP 3852A数据采集系统部署到位。只要这些仪器是经过校准的,它们就将继续提供有效的测量结果。
Noll说:“我们的仪器更换率并不是很高,因为我们的测试表是根据特定的要求编写而成的,而且,所有的设备均针对每项具体应用进行了安全的检定。”由于在Windsor Locks生产的许多产品已经连续生产了多年,因此其测试台也一直处于使用状态。
并非所有的数据采集系统都是从上个世纪80年代开始启用的。比如:用于测试飞行可释放连接机构(Flight Releasable Attachment Mechanism,FRAM)系统的散热室就与比较新的设备相连,即:安装在一台运行National Instruments公司的LabView的工业PC中