Le dispositif d'alerte de foudre, mis en place au Centre Spatial Kennedy, protège les lancements des vaisseaux spatiaux

Une meilleure fiabilité pendant le lancement des fusées

En utilisant ses enregistreurs de transitoires et ses Digitizers, HBM a conçu un système de surveillance de la foudre pour le Centre Spacial Kennedy en Floride. Le système augmente la sécurité des opérations comme le lancement des fusées, en s'assurant que les risques de dommages par la foudre sont réduits au minimum. La foudre est un risque terrible pour les activités du Centre Spatial Kennedy car les vaisseaux spatiaux sont particulièrement vulnérables aux dommages occasionnés par les éclairs. En juillet 2009, par exemple, le pas de tir pour le lancement de la navette spatiale Endeavour a été frappé au moins 11 fois par des éclairs touchants les mâts et châteaux d’eau provoquant des retards extrêmement coûteux avant que le lancement ne puisse être accompli avec succès.

Une solution pour répondre à de nombreuses exigences

Le Centre Spatial Kennedy en Floride est un lieu idéal parce que ce Centre Spatial Kennedy est très proche de l'équateur. Cela signifie que la rotation de la terre donne effectivement une poussée supplémentaire pendant le lancement de sorte que moins de carburant soit nécessaire pour atteindre l'espace.

Malheureusement, la Floride est un site de lancement très souvent mis à rudes épreuves, en effet cet Etat des Etats-Unis a le taux le plus élevé de décharges électriques au kilomètre, faisant ainsi de cette région la capitale de la foudre. Pour combattre tous les dangers, le Centre Spatial Kennedy a exigé un système de surveillance de la foudre qui pourrait fonctionner parallèlement avec un système de protection contre cette foudre. Les deux systèmes devaient être efficaces sur chacun des points critiques tout au long du programme de lancement d'un vaisseau spatial. Au départ, le vaisseau spatial est assemblé à l'intérieur d'un énorme bâtiment appelé Vehicle Assembly Building. Il est alors transporté à l’aire de lancement sur des transporteurs spéciaux, résistants et appelés Mobile Launcher Platforms où sont effectués les préparations de la mission et les contrôles finaux précédents le lancement.

Un vaisseau spatial est vulnérable aux éclairs de la foudre au moment où il émerge du bâtiment d'assemblage jusqu'à ce qu'il soit finalement lancé dans l'espace. Pendant ce temps, il est important de surveiller continuellement de nombreux points à l'intérieur et en dehors du vaisseau spatial pour aider à déterminer tous les problèmes possibles qui peuvent avoir une raison de produire des coupures électriques à partir de la foudre sur toute cette zone.

Pour réaliser ceci, HBM a développé un système que le Centre Spatial Kennedy utilise pour mesurer les courants induits et les tensions sur environ 120 points mesures. En surveillant une multitude de points, il est possible d'identifier les endroits où des courants induits élevés se produisent et par conséquent de déterminer si possible des dommages qui pourraient s'être produits. Un certain nombre de facteurs ont dû être pris en compte en développant ce système de surveillance de foudre. La température moyenne ambiante au Centre Spatial Kennedy est élevée, elle peut souvent atteindre plus de 32°c tandis que l'humidité est également très élevée, signifiant que le système devait être très résistant à la corrosion et à l'humidité. Un autre facteur important a été le risque élevé de dommages dus aux chocs et aux vibrations qui sont présents lors du lancement du vaisseau spatial, c’est pourquoi le système devait nécessairement réponde à des spécifications propres aux normes militaires. On a également considéré très important que l’émetteur soit alimenté en DC uniquement. Cela permet de pouvoir fonctionner sur batteries et d’avoir ainsi un isolement complet lorsque la foudre est à proximité. Il était également important, une fois la tempête passée, de commuter à nouveau l’émetteur sur l’alimentation DC, via un circuit de chargement DC contrôlé à distance, maintenir les batteries chargées de manière à surveiller les opérations sans aucune interruption. La solution choisie pour satisfaite toutes ces exigences du Centre Spatial Kennedy a été le système Genesis HighSpeed associé au logiciel Perception qui présente de nombreux avantages : c'est un système DAQ haute résolution prêt à l’emploi et qui peut surveiller jusqu'à 64 voies de mesure dans une simple unité centrale disposant d’une bande passante de 25 MHz et être capable d’enregistrer jusqu'à 100 MS/s. Il est également capable de travailler à partir de Trigger sur n’importe quelle voie.

L'équipement au point de test comprend un transmetteur fibre optique 7600 échantillonnant à 100 MS/s avec une résolution de 14 bits et une bande passante 25 MHz. Les transmetteurs se présentent dans un boitier en acier inoxydable 304 ; la même matière est employée pour protéger la voûte de passage à St Louis, dans le Missouri, car il ne se souille pas ou ne se corrode pas aussi facilement que l'acier inoxydable ordinaire. Le câble fibre optique a été choisi en raison des longueurs requises - jusqu'à 12 kilomètres - entre les nombreux points de mesure. L'équipement de HBM a une précision de 0.1 % jusqu’à des longueurs de plus de 800 m et permet une correction automatique des longueurs de câble.

Launch pads 39A (front) and 39B (background) at the KSC in Cape Canavaral.
HBM’s Genesis HighSpeed GEN16t ultra-high speed data acquisition system.

Affichage en temps réel, navigation, analyse et plus encore, avec le logiciel Perception de HBM

Tous les points prélevés sont synchronisés aux codes de temps IRIG (Inter-Range Instrumentation Group) permettant la synchronisation et la corrélation entre les voies de mesure et les autres opérations du Centre Spatial Kennedy sans se soucier de la longueur de câble fibre optique utilisée. Les émetteurs fibres optiques ont été connectés un récepteur fibre optique 7600 de HBM qui accepte jusqu'à quatre émetteurs et 7600 et fournit la transmission fibre optique en mode unitaire avec 900 MS de mémoire transitoire. Ce système s’assure également que les différents points de mesure puissent être isolés et examinés séparément du système d'enregistrement. En employant le logiciel Perception de HBM, le système de surveillance de foudre peut fournir un affichage en temps réel, la commande et l'analyse avec de nombreuses autres options pour analyser et examiner n'importe quelles données capturées. Le système permet un affichage multi-moniteur et comporte des particularités avancées de reporting tels que le playback vidéo synchronisé. Perception intègre également des programmes standards de Microsoft Office comme Word et Excel. En outre, le système utilise la technologie de reproduction d'image StatStream© permettant l'examen de gigaoctets de données quelques secondes. Le système peut également produire un signal de test à distance pour permettre la vérification du circuit et il est capable de fournir l'analyse et d’établir des rapports automatisés basés sur chaque événement de foudre qui se produit. Le système de protection contre la foudre emploie les grandes tours pour soutenir les câbles en métal qui interceptent les éclairs de foudre avoisinants et détournent le courant du lanceur. Celles-ci sont rattachées à une série de fils en métal qui conduisent l'électricité à partir de l’engin. Dans la zone d'essai deux plateformes de lancement sont protégées. La plateforme de lancement 39A - qui est conçue pour la prochaine génération de lanceurs a une tour située sur le dessus de l’aire tandis que la plateforme de lancement 39B a trois tours hautes de 180 m pour assurer sa protection.

Source image NASA: mediaarchive.ksc.nasa.gov/detail.cfm

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