הגבול האיסיולוגי והיברידי: הבא-Generation Noise and Vibration Control in Spacecraft Cabins

תאות חלל מציגות את אחת הסביבות התובעניות ביותר לניהול רעש ורטטט.בניגוד למטוסים או לבניינים ארציים, החללית חייבת לפעול בתנאים קיצוניים - עומסי נשימה, מיקרוגרביטציה, ואקום ומגבלות כוח חמורות.הסביבה האקוסטית בתוך רכב מאויש ישירות משפיעה על ביצועי אסטרונאוטים, איכות השינה, בהירות התקשורת, ובריאות לטווח ארוך, לא מבוקרת, יכולות לקלקל את החיים המשתנים, ולאפשר למתחרים מסחריים, אלא להפוך לסוכנויות בקרה יותר, אלא למשימות שליטה לטווח ארוך יותר, אלא למשימות של מאדים, אך ורק לאחר שהפכו לסוכנויות בקרה, אך ורק לאחר שהפכו למשימות מתקדמות יותר, אך ורק לאחר שהפכו למשימות של מאדים, אך ורק לאחר שהפכו למשימות מתקדמות יותר, לסוכנויות בקרה, אך ורקמותיות, אך ורקמותיות, אך ורקמותיות, לסוכנויות בקרה, לסוכנויות בקרה, אך יותר, לטכנולוגיות מסחריות, אך יותר, כמו גם למשימות מתקדמות יותר, אך יותר, אך יותר, כמו גם למשימות מתקדמות יותר, כמו גם למשימות מתקדמות יותר, אך ורקמותרפיחות יותר, ללא הגבלת זמן ארוכות טווח.

אתגרים ייחודיים בסביבת החלל

תכנון מערכות בקרה אקוסטיות ורטטטיות לחלל כרוך בפתרון בעיות פיזיות והנדסה הקשורות בין-תחומיות שאין להן אנלוגיה ישירה על פני כדור הארץ.

  • (FLT:0) Geoentialph 1:1: כרכים קטנים למגורים אומר שאפילו מקורות רעש בינוניים ליצור רמות לחץ גבוה.יש כמה מקומות לרעש "בריחה" וזמני השיקום קצרים, לעתים קרובות מתחת ל 0.3 שניות, אבל הקרבה של הדיירים למקורות רעש מגבירה את החרדה.
  • (FLT:0Mass ותקציבי נפח: כל קילוגרם הושק אלפי דולרים.
  • (FLT:0) העברת רטטים מסולטאני-פתים 1: במיקרו-גרביטציה, רטטים מולדים במבנה לנוע ביעילות דרך הקליפה ותומכים פנימיים. racks, ducting, ואפילו תנועת צוות יכול לפרט מצבי מבניים.ללא כוח הכבידה כדי לחסן קשרים מכניים, הרטטים נמשכים יותר ויותר חזק לתוך התא.
  • (במרכז) ,0) שיגורים של אקסטרם (Extreme Launchעומסים) 1Ed: במהלך האחוז, החללית חווה רטט אקראי רחב של פס רחב עד 10 gcioFLT:2RMSFLT 3 ורמות רעש אקוסטיות מעל 140 מערכות בקרה DB חייבות לשרוד תנאים אלה ולאחר מכן להמשיך להופיע במהלך המסלול.
  • (FLT:0Outgassing and flamabilityדרישות ההרחבה:1): חומרים המשמשים בתוך התא חייב לעמוד במגבלות הגזרות המחמירות של נאס"א (ASTM E595) ותקני בטיחות אש (NASA-STD-6001).

מגבלות אלה דורשות שהמהנדסים יעברו מעבר לגישות קונבנציונליות ולאמץ חידושים ממדע החומרי, מפטטרוניקה ועיבוד אותות.

יסודות של Soatoing: Passive and Active Approaches

כל כך התפוצצות בחלל היא אסטרטגיה דו-קרבת: טיפולים פסיביים שחוסמים או סופגים אנרגיה קול, ומערכות פעילות שתבטלו רעש על ידי יצירת גלים אנטי-phase. שניהם ראו התקדמות משמעותית לאחרונה המותאם במיוחד לחלליות.

חומרים מתקדמים כל כך אטומים

התפוצצות פסיבית מסורתית מסתמכת על מסה, לחות וקליטה. בחלליות, המסה היא האויב, כך החוקרים התמקדו בחומרים קלים בעלי ביצועים גבוהים עם מיקרו-מבנה ייחודי.

  • (ב) [ה]: [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה]] ל[ה]] ל[ה] ל[ה]] ל[ה]][ה[דרוש מקור]]]] [ה[[המאה ה-20], ול[[המאה ה-20]]] יש מבנה ננוי, אשר למעשה מתפזר וגלומים ל[[ה"ה"ה[[ה[[ה[[המאה ה-20]]"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[ה[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[ה[[1924]]]]]]]], [[ה[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (ב) [ה]: [ה] [ה]: שלא כמו קולטנים קלאסיים, לוחות מיקרו-מדומים (MPPs) משתמשים במערךים של חורים זעירים (בדרך כלל 0.1-1 מ"מ קוטר) המגובה על ידי חלל אוויר רדוד.הם מספקים ספיגה ללא חומרים פיברוסים שיכולים לשפוך חלקיקים ומערכות תמיכה חיים רעות.
  • (FLT:0) מחסומים אקוסטיים מבוססי חומרים אקוסטיים מבוססי חומרניים: Acoustic metamaterials - מבנים עם תכונות אורכי משנה גלי - יכול להשיג צפיפות יעילה שלילית או Modulus, וכתוצאה מכך אינטנסיביות קול הרבה מעל החוק ההמוני.לדוגמה, מלמברנס דק מעוטר עם מחזרי מסה יכול לחסום רעש נמוך ⁇ (ב low 500) כי ידוע לשמצה יש צורך 10 / 2 ק"ג חומרים איטיים, 000, 000.

בקרת רעש Active Noise for Spacecraft

בקרת רעש פעילה (ANC) משתמשת במיקרופון ורמקולים (או מחוקקים מבניים) כדי ליצור אותות ביטול. בסביבה המוגבלת, המהדהדת של תא חלליות, ביטול עולמי קשה, אך אזורי שקט מקומיים יכולים להיווצר סביב ראשי אנשי הצוות או יצירות.

  • (FLT:0 אלגוריתמים מזינים מתקדמים קדימה של ההרחבה:1: שבבי DSP מודרניים לרוץ מסונן x פחות פירושו ריבועים (FXLMS) אלגוריתמים להסתגל לשינוי ספקטרום רעש, כגון וריאציות מהירות המעריצים או רכיבה על אופניים.
  • (FLT:0) וסנסציה וירטואלית של חישה 1:1; כי מיקרופון שגיאה לא ניתן להציב בתוך האוזן של אסטרונאוט, טכניקות חישה וירטואלית להעריך את שדה הקול באוזן באמצעות מיקרופון מרוחק ומודל פונקציונלי העברה.זה מאפשר ביטול יעיל במיקום של המאזינים ללא סטמנטציה פולשנית.
  • [ה]ב"ה: [ה] [ה]: שילוב שכבת קול-אבינג פסיבית עם מכנה פעיל משולב - לעתים קרובות תיקון אדזואלקטרי או דובר שטוח דק - יוצר "פאנל חכם" המקליט אנרגיה באופן פסיבי בתדרים גבוהים וביטול באופן פעיל של רעש נמוך.

התקדמות בשליטה אלימה

בקרת רטט בחלליות משתרעת על שלושה תחומים: בידוד פסיבי (מעגלים, לחים), מערכות חצי-אקטיביות (נוקשות ודמיון תמידיים), ובקרת רטט פעילה (פועלים עם משוב) חידושים אחרונים דוחפים ביצועים תוך שמירה על אמינות וצריכת חשמל נמוכה.

מערכות השתלות וידוי

ממריצים פסיביים נשארים את עבודות עיצוב חלליות מכיוון שהם אינם דורשים כוח והם יציבים מטבעם.עם זאת, ממריצים אלסטומריים סטנדרטיים יש מאפיינים קבועים אשר עשויים לא להתאים הן לשלבי ההשקה והן למיקרו-גרביטטיביות.

  • (FLT:0) חוטי חבל Wire FLT:1ir: אלה מורכבים מכבלי נירוסטה מרופדים שנוצרו בצורת helical.הם מספקים לחות גבוהה (עד 30% של קריטי) ויכולים להתמודד עם סטיות גדולות במהלך ההשקה תוך שהוא מסלק רטטים נמוכים על מסלול.
  • (ב) [ה]]: [ה], [ה], [ה]], [ה],] שימוש בלווים חתומה במכוון, מלא בגז אינרטי, המנוולים הללו יכולים להשיג תדרים טבעיים נמוכים מאוד (כנמוך כ-0.5 הרץ) אידיאלי עבור מטענים במדעי מיקרו-גרביטביים (מ- 10:2Microgravity Vibration Mount (MV) 1FLT) לשימושים פחות מ- 10:4 לבודדים ל- 10:4.

דמים סמיים והסתגלויים

מערכות סמי-אקטיביות מציעות את הטוב ביותר של שני העולמות: הן דורשות כוח מינימלי (רק כדי להתאים את התכונות, לא ליישם כוח) ויכולות להסתגל לשינויים בסביבות הרטט.

  • (ב) ⁇ :0 מ"ג'נטאוריאולוגיה (MR) נוזל לחות של נוזל שפכים 1:1: MR נוזלים משתנים פתיחות ניכרת על ידי פקודות גודל כאשר נחשפים לשדה מגנטי.בחללית, מר לחים שימש כדי לדכא את הפאנל פלוטר במהלך ההשקה ולספק בידוד טונה עבור מכשירים אופטיים.
  • (FLT:0)Piezoelectric shunt moistingFeloph:1; כתמים Piezoelectric להתחבר למבנה רוטט להפוך מתח מכני מטען חשמלי, אשר לאחר מכן הוא מתמוסס דרך מעגל מתפתל נגדי, הילוך מכוונן.

בקרת פריחה יעילה עם מבנים חכמים

בקרה אקטיבית משתמשת בחיישנים, בפועלים ובבקרים בזמן אמת כדי לדכא את הרטטים.יש יישומים של Spacecraft מגבלות מסוימות: משאבים חישוביים מוגבלים, על המתנהגים להיות קלים, וחוקי בקרה חייבים להיות חזקים לשינויים מבניים.

  • (ב) [ה]ב"ה]: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]][ה]]][ה]]][ה]]]][ה]]]]] [ההההה[ה]]] [הההההההההההההההההההתורה] [ה]]] [התחילה]] [ה]]]]] [ה[ה[ה]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]] היא] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה[ה[ה]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [ה[ה
  • (ב) [ה]: [ה], [ה], [ה],] [הה], [ה],] [הההתפכים] של ה[[המאה ה-20]], ניתן להשתמש ב[[המאה ה-20]] כ[[1824]]]], ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

ניטור בריאותי משותף

מערכות בקרה של Vibration משולבות יותר ויותר עם ניטור בריאות מבני (SHM) כדי לזהות נזק או השפלה. על ידי ניתוח פונקציות העברה בין פועלים וחיישנים, אלגוריתמים על הסיפון יכולים לזהות סדקים, מזרזים משוחררים, או שינויים בנוקשות חומרית.זה חשוב במיוחד עבור משימות ניטור ארוכות טווח שבו פיקוח ידני הוא בלתי מעשי של בתי גידול עתידיים על מאדים או הירח עלול להטביע סיבים אופטיים וחיישנים חשמליים עבור ניטור דיגיטלי עבור העדכונים שלהם לתוך העדכונים של אבטחה רציפה של אבטחה, אשר לתוך , אשר ניטור נתונים אינטנסיביים, אשר הם העדכונים של אבטחה דיגיטלית, אשר הם העדכונים שלהם.

השפעה על בריאות הצוות ותפקוד המשימה

הכונן לשליטה טובה יותר בחשיפה ובדרטט אינו רק על נוחות – יש לו אפקטים מוחשיים על בריאות הצוות ועל יכולת תפעולית.

מגבלות אקוסטיות ושינה

תקן טיסה אנושי של נאס"א (NASA-STD-3001) קובע גבול חשיפה של 24 שעות ביממה של 55 dBA עבור מרכזי צוות ו 62 dBA עבור אזורי עבודה.עם זאת, על ISS, רמות ממוצע לעתים קרובות מרחפות סביב 58 dBA, עם שיאים של מעריצים ומשאבות להגיע 70 dBA. רמות אלה קשורות עם פירוק שינה, הורמונים מוגברים, ביצועים קוגניטיביים להראות כי 5B יכול להביא ירידה של 15% לחץ דם גבוה יותר מאשר לחץ דם לחץ דם גבוה יותר מאשר בדיקות לחץ דם לחץ דם על ידי בדיקות לחץ דם לחץ דם הנוכחי.

מחלות ותנועות

רטטים נמוכים (0.5-10 הרץ) ידועים להחמיר את תסמונת הסתגלות החלל (מחלת המחיקה) ויכולים לפגוע בשליטה מוטורית טובה במהלך הרציפים או תפעול רובוטי. בידוד פעיל של מושבים הצוות ועבודות הוכח להפחית את הסימפטומים של המחלה התנועה עד 40% בבדיקות טיסה פרבוליות.עבור משימות ארוכות טווח, שמירה על סביבת רטט "איכות מיקרוגרפי" חיונית עבור תשלומים הדורשים ניסויים אולטרה-סוליים.

תקשורת ומודעות מצב

רעש רקע גבוה מפחית את יכולת הדיבור, מה שגורם לאנשי הצוות להעלות את הקולות שלהם ולחוות תקשורת עם שליטה המשימה. Active רעש אוזניות הן נפוצות, אבל הם יכולים לבודד את הלובש מסימנים אודיטורים חשובים (אזהרות חריגות, קליקים) מערכות אודיו מרחבי מתקדם ANC יכול לבטל רעש מעריצים תוך שמירה על התפיסה של כיוון לצלילים קריטיים - תכונה שפותחה עבור LTF:0 התחדשות חללית: 1F:

מחקרים: כל כך התפוצצות בחלל השוטף והעתידי

תחנת החלל הבינלאומית (ISS)

[ISS] היא מעבדה חיה להפחתה אקוסטית של מעל ההיסטוריה ה-25 שנה, מהנדסים יישמו סדרה של רטרופיטות: קצף ושמיכות מחסום על פרכסות מעריצים רועשות, מתאמים רטט תחת מילימטרים של פעילות גופנית, וארמונות אקוסטיים סביב משאבות.אבל הגיל של התחנה פירושו חומרים חדשים חייבים להיות תואמים עם התשתית הקיימת.

Orion Crewמודול

Orion, קפסולת החלל העמוק של נאס"א, מתמודדת עם אתגרים אקוסטיים ייחודיים: מערכת השיגור מייצרת רעש קיצוני (מעל 150 dB במהלך abort) התא חייב להגן על הצוות במהלך פעולה משולבת ונורמלית. Orion משתמשת בשילוב של לוחות מיקרו-מחוסנים לרעש, שכבת-מגביל על הקליפה הלחץ, ורומן "מושב פתוח" המבודד את המושבים מהקתנורפסולה של תחנת החלל החבל, מתחת לגודל ה-Ricware.

שער וירח

השער המתוכנן של השער הירח ובתי גידול עתידיים על פני השטח ידרוש אפילו שליטה מחמירה יותר כי משימות יימשך 30-60 ימים ללא סיבוב צוות. עיצובים מוקדמים לשלב אריחים אקוסטיים מודולריים עם ANC משולב, באמצעות כוח מערכים סולאריים בשפע בחלל סטורנר. כי Gateway יארח מספר רב של אירועים מעוגן, רטטים מבניים צריכים להתיישב במהירות.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

ננו-חומרים ומטריאליזם

הקפיצה הבאה ברעש כל כך צפוי לבוא מ-Nanostructures מהונדסים בדיוק. פחמן nanotube (CNT) קצף הוכיחו קליטת קול רזולוציה מעל 0.9 מעל 1 kHz תוך חישוב פחות מ- 0.05 גרם / ס"מ3. Graphene aerogels יכול להתבצע לבצע, המאפשר להם לשרת תפקידים כפולים כמו הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) מגינים ו קולטנים בינתיים, חומר אקוסטי תוכנן על ידי ייצור פחמן 3D מלכודת של 3D מלכודת של תאים מ- 3D.

אינטליגנציה מלאכותית ושליטה הסתגלותית

למידת מכונה מאפשרת דור חדש של רעש הסתגלות ושליטה רטט.במקום להסתמך על מודלים קבועים, בקרים מבוססי בינה מלאכותית יכולים ללמוד את נתיבי ההעברה בזמן אמת, גם כאשר הסביבה משתנה (למשל, חבר צוות מעביר rack או מעריץ מתחיל להיכשל) ארכיטקטורות רשת ניאלית, כגון Q-networks עמוקים, הוכשרו לאופטימיזציה של מספר רב של הטבות אקטורציה, במקביל להשגת הפחתה של 20LM גבוה יותר מאשר חיזוי אירועי טלאי).

מבנה רב-תפקודי

המטרה הסופית היא להטמיע את השליטה הקולית והרטט ישירות למבנה העומס.מושגים "עור חכם" משלבים חיישנים אדזואלקטריים דקים, מיקרו-מעבדים, ושכבות דוברות דקות לתוך לוחות הקיר הפנימי.עור כזה יכול לשמש מרכיב מבני, קולט קול, רמקולים מערכת ומפקח בריאות - ללא הוספת קופסאות נפרדות או כבלים.

"עם עשור, אנו מצפים שכל מטר רבוע של קיר תא חללי בקתה יהיה מכיל שכבת קול פעילה ושרירים-שליטה אשר משתמשת בפחות מ-5 W של כוח ומשקלו מתחת 1 ק"ג למטר רבוע.זה ישנה באופן יסודי את האופן שבו אנו מעצבים כרכים שניתן להרגל." ~ ד"ר אלנה ו'פטרווה, מפקד הזרועות של מחסנים של נאס"א, מרכז החלל של נאס"א 1 ק"א

מסקנה

חידושים בבקרת שכנוע ורטטט משנים במהירות את עיצוב תא החלליות.ממרכבים אווירוגליל ופאנלים זעירים לביטול רעש פעיל ומערכות לחות חכמות, מהנדסים בונים סביבה שקטה יותר, יציבה יותר שמגן על בריאות הצוות ומרחיבת יכולות המשימה.כאשר האנושות דוחפת לעבר נוכחות מתמדת על הירח ועל מאדים, טכנולוגיות אלה יהפכו להיות בסיסיות כמו תמיכה בחיים ומניעה קלה של מערכות פאסיביות, הן יכולות להיות רק אתגרים מתוחכמות יותר, אך ורק בעתיד, לא יכולות להיות ממושכות יותר, ולא יכולות להיות ממושכות יותר, הן פעילות גופנית, כי הן לא יכולות להיות ממוקדות, אלא גם בעתיד, אלא גם בעתיד, כי הן רק על פני זמןיות, כי הן לא יכולות להיות ממוקדות יותר, הן יכולות להיות ממוקדות יותר, אלא גם על פני זמןיות, ולא יכולות להיות ממוקדות, כי הן יכולות להיות ממוקדות יותר, כי הן יכולות להיות ממוקדות יותר, ולא יכולות להיות ממוקדות יותר, אלא גם אתגרים קריטיות יותר, כי הן יכולות להיות ממוקדות, כי הן יכולות להיות ממוקדות, כי הן יכולות להיות ממוקדות, כי הן יכולות להיות ממוקדות, כי הן רק על פני זמן, כיעדינות, כי הן רק על פני זמן, כי הן יכולות להיות ממוקדות, כי