Alla on tämän luvun korjaamaton koneellisesti luettu teksti, jonka tarkoituksena on tarjota omille hakukoneillemme ja ulkopuolisille hakukoneille erittäin rikas, lukuja edustava hakukelpoinen teksti kustakin kirjasta. Koska kyseessä on korjaamaton materiaali, pitäkää seuraavaa tekstiä hyödyllisenä mutta riittämättömänä korvikkeena kirjan arvovaltaisille sivuille.
sAvaruusalusten rakenteet ja materiaalit TAUSTAA JA TILANNEKUVAUS Avaruusalusten rakenteiden – niin pienten kuin suurtenkin – on koostuttava materiaaleista, jotka kestävät ilman vikaantumista tai liiallista vääristymää laukaisun, käyttöönoton ja huollon aikana esiintyvät staattiset, dynaamiset ja termiset rasitukset. Hyötykuormat ja lisälaitteet on myös suojattava epätoivotuilta vääristymiltä, tärinältä ja lämpötilan muutoksilta.Antennien ja heijastimien kaltaiset lisälaitteet, jotka ovat liian suuria mahtuakseen avaruusalukseen sen toimintakokoonpanossa, on pakattava kokoonpainuneina laukaisun ajaksi ja sen jälkeen otettava käyttöön. Nämä suunnitteluvaatimukset olisi täytettävä painoa, kustannuksia ja luotettavuutta koskevien suuntaviivojen puitteissa, jotka ovat aina erottamattomasti sidoksissa toisiinsa ja joita on arvioitava uudelleen pienen avaruusaluksen filosofian yhteydessä. Avaruusalusten rakenteellinen paino on perinteisesti ollut vain noin 20 prosenttia kokonaiskuivapainosta. Rakenteellisen painon säästö voi kuitenkin korostua monissa pienten avaruusalusten tehtävissä, joissa jokainen rakenteesta säästetty kilogramma on arvokas ja voi lisätä kapasiteettia lisähyötykuormalle, itsenäisille ohjauslaitteille tai lisälaitteille. Vaikka avaruusaluksen rakenne ja materiaali, josta se koostuu, ovat erottamattomasti sidoksissa toisiinsa, koska ne vaikuttavat kustannuksiin, lujuuteen, jäykkyyteen, painoon, luotettavuuteen ja sopeutumiskykyyn muutoksiin, on kuitenkin tarkoituksenmukaista käsitellä erikseen asioita, joiden voidaan katsoa kuuluvan pääasiassa joko rakenteiden tai materiaalien luokkaan.RAKENTEETNykyisin useimmissa pienissä avaruusaluksissa yksinkertainen ristikkorakenne vastaa ensisijaisesti staattisten ja dynaamisten kuormitusten kestävyydestä, ja litteät paneelit (usein sandwich-rakenteisia) tukevat hyötykuormaa ja siihen liittyvää avaruusaluksen sisältöä. Vaikka avaruusaluksen rakennekokoonpanon optimointiin ei näytä kiinnitetyn paljon huomiota, tulevat tehtävät edellyttävät keskusväylärakenteen tehokkaampaa suunnittelua. Onneksi aiempi 42
Avaruusalusten rakenteet ja materiaalit -tutkimus ja lentosovellukset lentokoneissa ja suurissa avaruusbusseissa ovat tuoneet saataville hyviksi todettuja, erittäin tehokkaita kokoonpanoja, kuten jäykistetyt kuorirakenteet ja kuorijäykistepaneelit. Perinteisten linja-autorakenteiden lisäksi useimmissa avaruusaluksissa, niiden koosta riippumatta, tarvitaan käyttöönotettavia ja erikoisrakenteita. Jäljempänä käsitellään näiden parannettujen avaruusalusten rakenteiden tilaa.Käyttöönotettavat rakenteetPieni avaruusalus voi tarvita tehtävänsä suorittamiseksi lisäosan, kuten puomin tai pinnan, joka on hyvin suuri suhteessa avaruusaluksen kokoon. Tällaiset lisälaitteet on pakattava kokoonpainettuna laukaisun aikana ja otettava käyttöön ennen toimintaa. Aiemmissa ja nykyisissä avaruusaluksissa on käytetty erilaisia nivellettyjä ja avattavia rakenteita puomeina, jotka tukevat mittalaitteita tai aurinkokennopeitteitä, tai antenneja tai aurinkokennorakenteita muodostavina pintarakenteina. Osa näistä siirrettävistä rakenteista kehitettiin 1960-luvulla ja 1970-luvun alussa käytettäväksi silloisissa pienissä avaruusaluksissa, mutta viimeisten kahden vuosikymmenen aikana NASA:n ja puolustusministeriön pitkälle mennyt kehitys siirrettävien rakenteiden alalla on suunnattu lähes kokonaan suuriin antenneihin ja alustoihin, erityisesti sellaisiin, joissa tarkkuus on hallitseva vaatimus.Useimmat nykyiset käyttöönotettavat rakenteet ovat luotettavia vain, jos ne on testattu perusteellisesti toistuvilla maanpäällisillä käyttöönottokokeilla, mikä on monimutkaista ja kallista, koska painovoiman vaikutuksia on torjuttava kokoonpanoissa, jotka on suunniteltu toimimaan painovoimattomassa avaruusympäristössä. Tästä huolimatta viimeaikaiset lentokokemukset ovat sisältäneet huolestuttavan määrän käyttöönottohäiriöitä. Edulliset pienet avaruusalukset saattavat vaatia uusia ja yksinkertaisempia luotettavia käyttöönotettavia malleja. Yksi tämänhetkisistä kehityspyrkimyksistä on ilmatäytteisten avaruussukkuloiden käyttö, jotka ovat mahdollisesti halvempia ja luotettavampia kuin nivelletyt rakenteet.Ohjausrakenteiden vuorovaikutus ja älykkäät rakenteet Ohjausrakenteiden vuorovaikutuksen aikakausi on hyvässä vauhdissa, ja sen jälkeläisten, älykkäiden rakenteiden, aikakausi2 on koittanut. Näillä tekniikoilla on erityistä merkitystä pienten avaruusalusten suunnittelussa. Dynaamisen kuormitusympäristön torjuminen laukaisun aikana pelkästään riittävän jäykän rakennepakkauksen avulla ei ehkä ole järkevää pienessä avaruusaluksessa, jos aktiivisella tärinänvaimennuksella voitaisiin saavuttaa tarvittava eristys43~ Ohjausrakenteiden vuorovaikutuksella tarkoitetaan muodonmuutoskelpoisten rakenteiden siirtymien ja ohjausjärjestelmien suorituskyvyn välistä kytkentää.2 Älykkäässä rakenteessa on olennaisina osina antureita ja toimilaitteita sekä ohjaustietokone, joka on välttämätön värähtelyjen ja muodon aktiiviseen hallintaan.
44Pienten avaruustutkimusalusten tekniikka (dynaamiselta rasitukselta ja kiihtyvyydeltäkin suojattuihin aluksiin), joilla on alhaisempi massa. Lisäksi laukaisun jälkeen ohjausrakenteiden vuorovaikutuksella ja älykkään rakenteen suunnittelulla on tärkeä rooli värinän vähentämisessä. Värinäongelma voi itse asiassa korostua pienissä avaruusaluksissa mittakaavan vaikutuksesta. Vaikka suurin osa nykyisistä pienistä avaruusaluksista suunnitellaan ilman ohjausrakenteiden vuorovaikutusta ja älykkäitä rakenteita, näistä kehittyneistä tekniikoista tulee välttämättömiä, kun tieteellisistä ja muista hyötykuormista tulee yhä herkempiä ja tähtäysvaatimukset ja mittatarkkuusrajoitukset tiukentuvat.NASA:n, puolustushallinnon ja muiden tahojen kehittämät kokeelliset älykkäät rakenteet koostuvat komposiittimateriaalista valmistetuista kerroksista, joissa on pietsosähköisiä4 antureita ja toimilaitteita, joilla voidaan ohjata mekaanista käyttäytymistä. Muut mahdolliset toimilaitetekniikat perustuvat muotomuistimateriaaleihin (esim. nitinoli), sähköstriktiivisiinS ja magnetostriktiivisiin vaikutuksiin6 ja mikromoottoreihin. Yhdysvaltain ilmavoimien Phillips-laboratorio on osoittanut, että avaruusalusten rakenteellista vaimennusta voidaan lisätä kahdella kertaluokalla, ja se on esittänyt kiertoradalla demonstraatioita upotettujen antureiden ja toimilaitteiden käytöstä sekä aktiiviseen että passiiviseen tärinänvaimennukseen.MATERIAALITAlumiini on kaikentyyppisten lentorakenteiden tavanomainen materiaali. Lisäksi grafiittikuitu/polymeeri-matnx-komposiittimateriaaleja, joilla on paljon suuremmat lujuus-tiheyssuhteet ja jäykkyys-tiheyssuhteet, käytetään merkittävästi lentokoneissa ja avaruusaluksissa, enemmän kaupallisissa satelliiteissa kuin NASA:n avaruusaluksissa, ja vielä vähemmän sotilasaluksissa. Alkuvaiheen pienissä avaruusaluksissa on pyritty käyttämään yksinomaan alumiinia ja välttämään kehittyneempien materiaalien aiheuttamia lisäkustannuksia. Tulevissa pienissä avaruusaluksissa, joissa vaaditaan suurempaa suorituskykyä ja kevyempää painoa, käytetään väistämättä kehittyneitä materiaaleja. Jäljempänä käsitellään näiden kehittyneiden materiaaliehdokkaiden tilannetta.3 Pentue on häiriöiden aiheuttama värähtely, jota ei voida hyväksyä kriittisten suorituskykyajankohtien aikana.4 Pietsosähköinen laite muuttuu mitoiltaan palautuvasti, kun siihen kohdistetaan sähkövoima. Mitanmuutos on riippuvainen Delhin napaisuudesta.~ l, ~s Sähköstriktiivinen vaikutus on palautuva mitanmuutos materiaalissa, kun materiaaliin kohdistuu sähkökenttä. Mitanmuutoksen suunta on riippumaton sähkökentän napaisuudesta.6 Magnetostriktiivinen vaikutus on palautuva mitanmuutos materiaalissa, kun materiaaliin kohdistetaan sähkö- tai magneettikenttiä.
Avaruusalusten rakenteet ja materiaalitAlumiini-litiumseoksetPainoa säästävä vaihtoehto perinteisten alumiiniseosten käytölle avaruusalusten suunnittelussa voisi olla alumiini-litiumseosten käyttö. Alumiini-litiumseosten alhaisempi tiheys yhdistettynä niiden jonkin verran lisääntyneeseen jäykkyyteen ja tietyissä seoksissa suurempaan lujuuteen voisi tuottaa välittömiä 7-20 prosentin painosäästöjä, ja valmistukseen ja suunnitteluun tarvittaisiin vain vähän muutoksia. Lisäksi tietyillä alumiini-litium- ja magnesium-alumiini-litiumseoksilla on selvästi parempi sitkeys kryogeenisissä lämpötiloissa, mikä on tärkeä ominaisuus nestemäisen hapen ja vedyn polttoainesäiliöissä.Avaruusrakenteiden kannalta nämä ominaisuudet voivat olla erityisen tärkeitä, koska useimpien rakenteiden vikaantuminen liittyy vääntymiseen tai jännitysmurtumiin. Alumiini-litiumseokset voivat tarjota jopa 12 prosenttia suuremman elastisen jäykkyyden ja Alcoan seoksen 2090 tapauksessa lähes 20 prosenttia suuremman vetolujuuden kuin perinteiset alumiiniseokset, kuten 2219 ja 2014. Lisäksi alumiini-litiumseoksiin voidaan käyttää samankaltaisia käsittely- ja valmistustekniikoita (esim. koneistus, kemiallinen jyrsintä, kaasuvolframikaarihitsaus, haulikonmuovaus jne.) kuin tavanomaisiin seoksiin. Lisäksi tutkimukset (esim. General Dynamicsilla ja NASA:lla) viittaavat siihen, että kehitteillä olevat tekniikat, joiden avulla alumiini-litiumseoksia voidaan työstää alhaisin kustannuksin ja lähes nettomuotoisiksi7 , voivat johtaa 20-30 prosentin kustannussäästöihin verrattuna kokonaisvaltaisesti työstettyihin rakenteisiin. Vaikka alumiini-litiumseokset voidaan periaatteessa korvata tavanomaisilla seoksilla ilman uudelleensuunnittelua, ja useat seokset ovat tulossa ”lentotestatuiksi” kaupallisiksi lentokoneen komponenteiksi, on kuitenkin noudatettava varovaisuutta tiettyjen alumiini-litiumseosten taottujen kappaleiden käytössä niiden alhaisen läpimittapaksuuden (lyhyt poikittaissuuntainen) sitkeyden vuoksi.Seuraavia alumiini-litiumseoksia on tällä hetkellä saatavilla….Wel~a~ite_ on Martin Marietta -yhtiön kehittämä alumiini-litiumseos, jolla on erinomaiset hitsausominaisuudet, lujuus, alumiiniin verrattava sitkeys ja jännityskorroosionkestävyys. Kaksi muunnostaWeldaliitista ovat Reynolds Metalsin seokset 2195 ja MD345.Alloy 2090 on Alcoan kehittämä seos, joka korvaa perinteisen seoksen7075-T6 ja joissakin sovelluksissa seoksen 2024-T3. Alcan kehitti seoksen 8090, jonka lujuus on noin 15-20 prosenttia alhaisempi kuin seoksen 2090, mutta jonka vaurionsietokyky ja lyhytkestoinen sitkeys ovat parantuneet (Venkateswara Rao ja Ritchie, 19921.product.457). Lähes verkkomuotoinen työstö tuottaa osan, joka vaatii vain vähän valmiin
46Pienten avaruusalusten teknologia Tähän mennessä alumiini-litiumseoksia ei ole käytetty pienten avaruusalusten rakenteissa, vaikka niitä on esiintynyt kantorakettien suunnitelmissa.Polymeeri-matriisikomposiitit Tällä hetkellä suunnitteilla olevissa pienten avaruusalusten ohjelmissa on suuntaus orgaanisen matriisimateriaalin komposiittien huomattavaan hyväksikäyttöön rakenteellisissa rungon osissa, polttoainesäiliöissä (tai metallisäiliöiden päällystyspakkauksina) ja litteissä paneelien osissa. Polymeerimatriisikomposiitteja käyttämällä avaruusalusten rakenteissa voitaisiin saavuttaa huomattavia painonsäästöjä (ehkä 25-SO prosenttia). Kysymystä tällaisten komposiittien kustannuksista ei kuitenkaan voida erottaa niiden käytön luotettavuuden varmistamiseen tarvittavasta insinöörityöstä, joka vaihtelee yksittäisten virastojen ja yritysten käytettävissä olevan asiantuntemuksen mukaan. Kokonaisuutena voidaan kuitenkin todeta, että Yhdysvalloissa, erityisesti lentokoneteollisuudessa ja suurissa yrityksissä, on kertynyt paljon kokemusta komposiittien suunnittelusta. .a. – , , , ~ ~ ~ ~ ~ ~ – ~ ~ ~ , , , , – ~ at, ~avaruusalusten pääurakoitsijoilla, pitäisi olla riittävän suuri, jotta voidaan torjua jäljellä olevat taipumukset hyväksyä yksinomaan perinteisten alumiiniseosten käyttöön perustuviin suunnitelmiin liittyvät painorasitukset. Lisäksi teollisuuden arviot viittaavat siihen, että grafiittiepoksin tai vastaavien komposiittimateriaalien kustannukset voivat pitkällä aikavälillä olla alhaisemmat kuin monoliittisten metallien kustannukset samassa sovelluksessa. Vaikka polymeerimatriisikomposiitit altistuvat avaruusympäristön hajoamisvaikutuksille, jotka on otettava huomioon, toistaiseksi ei ole viitteitä siitä, että niiden rakenteellinen suorituskyky olisi vakavasti uhattuna kolmen-viiden vuoden altistumisessa, jota nykyisin harkitaan useimpien pienten avaruusalusten kohdalla. Useat urakoitsijat ja valtion laboratoriot, kuten SpaceSystems/Loral, Lockheed Missiles and Space Company, Martin Marietta Astro Space ja Lawrence Livermore National Laboratory, kehittävät tekniikoita avaruusalusten komposiittirakenteiden taloudelliseen tuotantoon.Yleisimmin käytetty polymeerimatriisikomposiitti avaruusalusten primaarirakenteissa on grafiittiepoksi. Rakennemuotoja, kuten putkia, voidaan hankkia vaihtelevin kustannuksin useilta kaupallisilta toimittajilta, jotka vaihtelevat golfklubien varsien valmistajista ilmailu- ja avaruusalan pääurakoitsijoihin. Muita hyvin käytettyjä polymeerimatriisikomposiittikuituja ovat lasi ja Keviar,_ joita käsitellään samalla tavalla kuin grafiittikuituja. Lasikuitua, erityisesti S-lasivaihtoehtoa, voidaan rasittaa 3 prosentin rasituksella vahingoittumatta, ja se on käyttökelpoinen sovelluksissa, joissa tarvitaan suurta rasituskykyä, mutta sen lujuus ja jäykkyys ovat vähäpätöisiä. Keviar-kuidulla sen sijaan on suuri ominaisvetolujuus ja -jäykkyys, ja se on käyttökelpoinen silloin, kun sähköiset tai dielektriset ominaisuudet ovat tärkeitä. Kevlarilla on kuitenkin suhteellisen alhainen puristuspuristuslujuus.Metalli-MairLx-komposiititMetallimatriisikomposiitteja on tulossa saataville, ja niitä voidaan käyttää avaruusalusten runkoihin ja komponentteihin. Avaruusalusten runkomateriaaleina alumiiniseokset, joita on vahvistettu piikarbidi-, alumiinioksidi- tai boorihiukkasilla tai -kuiduilla, voivat tarjota
Avaruusalusten rakenteet ja materiaalit
etuja, jotka liittyvät lisääntyneeseen jäykkyyteen ja lujuuteen; nämä materiaalit voivat kuitenkin olla suuruusluokkaa kalliimpia kuin tavanomaiset alumiiniseokset, ja niillä on eräitä mekaanisia ominaisuuksiin liittyviä haittapuolia (esimerkiksi hiukkasilla vahvistetuilla metalliseoksilla on viime aikoihin asti ollut huonot sitkeys- ja muokkautuvuus- ja lujuustai lujuustai lujuustai lujuustai lujuustai lujuusominaisuudet). Lisäksi tietyt metallimatriisikomposiitit, kuten grafiittivahvisteiset magnesiumseokset, voivat tarjota suurempaa jäykkyyttä lämpölaajenemiskertoimilla, jotka ovat vertailukelpoisia grafiittihartsikomposiittien jäykkyyden kanssa (mittapysyvyyden vuoksi). Tällaiset metallimatriisikomposiitit voidaan suunnitella räätälöidyillä fysikaalisilla ja mekaanisilla ominaisuuksilla, eikä niillä ole grafiittiepoksille ominaisia kaasuuntumisominaisuuksia.NASA harkitsee boori-alumiini-me~-matriisikomposiitteja valikoiduissa sovelluksissa avaruusalustensa primäärirakenteissa ja pii-karbidihiukkas-alumiiniseoksia kryosäiliöissä. Titaani ja titaanimatriisikomposiitit soveltuvat yleisesti korkeamman lämpötilan ympäristöihin. Esimerkiksi piikarbidilla vahvistettu Timetal 2IS -seos on käyttökelpoinen jopa 800 °C:n lämpötiloissa, ja sillä on erinomainen korroosion- ja hapettumiskestävyys korkeissa lämpötiloissa.Metallimatriisikomposiitteja on myös sovellettu kevyinä, vahvoina ja hyvin johtavina materiaaleina korkean lämpötilan lämmönhallintajärjestelmissä. Esimerkiksi ~ ~ ”7 Rockwell on kehittänyt kuparimatriisikomposiitteja, joissa on grafiitin, molybdeenin tai volframin kuituvahvikkeet, aktiivisesti jäähdytettäviin rakenteisiin hypersonisissa lentokoneissa ja rakettien suuttimissa sekä avaruusvoimajärjestelmien jäähdytyslaitteissa. Nämä komposiitit ovat stabiileja suurissa lämpövirroissa ja lämpösyklisissä sovelluksissa, ja ne ovat parempia kuin perinteiset johtavat metalliseokset. Fairchild Space andDefense Corporation työskentelee sähköemissiivisten paneelien parissa, jotka on tarkoitettu pienten avaruusalusten lämmönhallintaan.Hiili-hiili-komposiititHiili-hiili-komposiitteja käytetään yleensä sovelluksissa, jotka vaativat äärimmäisiä lämpötiloja, tyypillisesti noin 1650 °C:een asti. Yhdistettynä aktiiviseen jäähdytykseen niitä voidaan käyttää jopa 3300 °C:n lämpötiloille altistuvien lentokoneiden nokan, siipien ja pyrstöjen etureunoissa. Esimerkiksi National Aerospace Plane -aluksessa käytettiin hiili-hiilikomposiitteja ohuina levyinä, jotka oli mekaanisesti kiinnitetty rungon osien alla olevaan titaani-matr~x-komposiittirakenteeseen. Huolimatta erittäin korkeasta lämmönkestävyydestään hiili-hiilikomposiitit ovat kuitenkin erittäin herkkiä hapettumiselle; National Aerospace Plane -lentokoneessa ne oli suojattava ohuilla monikerroksisilla piikarbidipinnoitteilla. Avaruusaluksissa hiili-hiilikomposiitit voivat nopean tiivistämisprosessin avulla lyhentää huomattavasti rakenteiden valmistukseen kuluvaa aikaa ja kustannuksia. NASA kehittää parhaillaan jatkuvatoimisia ja eräkäsittelytekniikoita hiilihiilipohjaisia avaruusalusten putkirunkoja ja tarkkuusheijastin-, antenni-, säteilijä- ja lentojarrupaneeleita varten, joissa on asianmukaiset lämpö-, heijastin- ja säteilijäpinnoitteet.47
48Pienten avaruusalusten teknologia RAKENNE/MATERIAALIJÄRJESTELMÄTPienten avaruusalusten aikakauden haasteena mielikuvitusta omaaville suunnittelijoille on sulauttaa yhteen kehittyneisiin materiaaleihin perustuvia tekniikoita, rakenteita, käyttöön otettavia lisäosia ja ohjauksen/ohjauksen ja rakenteiden yhteistoimintaa koskevia tekniikoita pieniin ja edullisiin rakenteisiin. Lentokoneisiin ja suuriin avaruusaluksiin (ja avaruuden alkuvuosikymmenien pieniin avaruusaluksiin) liittyvää rakenne- ja materiaaliteknologiaa on jo olemassa runsaasti, ja se voi tarjota käyttökelpoisen ponnahduslaudan nykyisten ja tulevien pienten avaruusalusten suunnitteluun, mutta monilla teknisillä aloilla ja niiden yhdistämisessä on monenlaisia tarpeita jatkotutkimukselle ja kehittämiselle. Edellä mainittu alumiini-litiumseosten korvaaminen alumiinilla perinteisissä rakenteellisissa metallirakenteissa toisi välittömiä, joskin vaatimattomia, painonsäästöjä. Komposiittimateriaalien tuotantoa ja suunnittelua koskeva nykyinen tietopohja, erityisesti polymeerimatriisikomposiitit, on kuitenkin otettava perusteellisesti huomioon, ja sitä on ehkä myös parannettava huomattavasti kehittyvän pienavaruusalusten yhteisön toimesta, jotta voidaan vastata sekä kustannusten että painonpudotuksen vaatimuksiin. Komposiittimateriaalit ja -komponentit, jotka on nimenomaisesti konfiguroitu siten, että ne täyttävät useat eri vaatimukset (kuten lujuus- ja lämmönjohtokykyvaatimukset), tarjoavat selviä mahdollisuuksia painosäästöihin. Yksinkertaisten, luotettavien ja halpojen liitosten ja kiinnikkeiden suunnittelu komposiittirakenteisiin on rakenne- ja materiaalijärjestelmien ongelma, joka ei koskaan poistu, samoin kuin siihen liittyvä vaatimus, jonka mukaan suunnittelua ja valmistusta on helppo muuttaa ennakoimattomien (mutta vääjäämättömien) muutosten huomioon ottamiseksi payloac! kokoonpanoissa. Vaikka jotkin nykyiset konseptit ja teknologiat, jotka koskevat lisäosien kompaktia varastointia ja luotettavaa käyttöä, voivat jatkossakin soveltua pieniin avaruusaluksiin, tällä alalla on huomattavaa potentiaalia uusille keksinnöille ja kehitykselle, kun otetaan huomioon väistämätön ristiriita rakenteen pienuuden ja suurten lisäosien toivottavuuden välillä. Lisäksi pienten avaruusalusten insinöörien on perehdyttävä vahvasti ohjaus- ja hallintarakenteiden vuorovaikutuksen ja älykkäiden rakenteiden syntymässä oleviin teknologioihin ja niiden jännittäviin lupauksiin, mukaan luettuna niiden integrointi avaruusaluksen kokonaisjärjestelmään kustannusten ja painon alentamiseksi ja säästämiseksi.Tulokset ja ensisijaiset suosituksetNASA:lla on mahdollisesti tärkeitä tehtäviä pienten avaruusalusten rakenteiden ja materiaaliteknologian luomisessa, parantamisessa ja soveltamisessa sekä perinteisessä ominaisuudessaan rajaseutututkimusvirastona että johtajana teollisuuden kanssa toteutettavissa yhteishankkeissa, joiden tarkoituksena on demonstroida suorituskykyisten, luotettavien ja mukautuvien pienten avaruusalusten suunnittelua, valmistusta ja käyttöönottoa edullisuuden ja keveyden keskeisten suuntaviivojen mukaisesti. Kuten aina, valppaus on välttämätöntä sen varmistamiseksi, että nämä toimet tukevat toisiaan.
Avaruusalusten rakenteet ja materiaalit Seuraavat NASA:n toimintaa koskevat nimenomaiset suositukset on lueteltu prioriteettijärjestyksessä, joka kuvastaa pienten avaruusalusten teknologiapaneelin yhtenäistä arviota sen jälkeen, kun on otettu huomioon uuden teknologian kehitystilanne ja potentiaalinen hyöty, jota voidaan kohtuullisesti odottaa.I. Yksinkertaisten, halpojen, käyttöönotettavissa olevien puomien ja pintojen tutkimusta olisi painotettava. Tavoitteisiin olisi kuuluttava korkea käyttövarmuus, pienikokoinen säilytystila ja riittävä tarkkuus. On olennaisen tärkeää, että onnistunut käyttöönotto avaruudessa osoitetaan maastokokeissa.2. Olisi käynnistettävä NAS:n ja teollisuuden yhteinen ohjelma, jonka tarkoituksena on demonstroida sellaisten kehittyneiden pienten avaruusalusten suunnittelua, jotka perustuvat polymeerikomposiittikomponentteihin ja joissa hyödynnetään saatavilla olevaa ja uutta teknologiaa tarpeen mukaan, jotta voidaan täyttää alhaisia kustannuksia, pientä painoa, luotettavuutta ja muunneltavuutta koskevat vaatimukset. NASAS:n pienten avaruusalusten teknologia-aloite voi täyttää tämän tavoitteen. 3. Älykkäiden rakenteiden ja ohjausrakenteiden vuorovaikutuksen tutkimusta olisi tehostettava koordinoidusti yliopistoissa ja muissa valtion virastoissa käynnissä olevan tutkimuksen kanssa. Tutkimuksen olisi oltava luonteeltaan yleistä ja sen olisi keskityttävä pienten avaruusalusten erityistarpeisiin. 4. Teollisuuden kanssa olisi käynnistettävä lyhytaikainen esittelyohjelma, jonka tarkoituksena on suunnitella, rakentaa ja kelpuuttaa pienen avaruusaluksen rakenne, joka perustuu ensisijaisesti nykyisiin rakenteellisiin suunnittelurakenteisiin, joissa alumiinin sijasta käytetään alumiini-litiumseoksia, jotta voitaisiin selvittää, onko mahdollista saada aikaan nopeita painonsäästöjä mahdollisimman pienellä vaivalla ja mahdollisimman pienin kustannuksin. 5. Pienten avaruusalusten rakenteet olisi suunniteltava ja rakennettava yhdessä teollisuuden kanssa.NASA:ssa olisi säilytettävä riittävästi asiantuntemusta polymeerimatriisikomposiittiteknologiasta, jotta voidaan tunnistaa ja hyödyntää tutkimusmahdollisuuksia, joilla pyritään parantamaan lujuutta, jäykkyyttä, lämpöominaisuuksia ja valmistuksen taloudellisuutta kiinnittäen erityistä huomiota monikäyttöisten komponenttien mahdollisuuksiin ja modulaaristen kiinnikkeiden ja liitosten suunnitteluun.49
.