La exploración espacial ha evolucionado de forma espectacular a lo largo de las últimas décadas, y la NASA trabaja constantemente para mejorar su tecnología. Las estructuras «gossamer» son ligeras y de gran envergadura, y llevan muchos años siendo objeto de interés. Se utilizan para diversas aplicaciones espaciales, como las velas solares para la propulsión y las antenas desplegables para las comunicaciones.
Probar estas estructuras en la Tierra supone un reto único. Lo ideal sería probarlas en un entorno que imitara el espacio lo más fielmente posible, pero la mayoría de los instrumentos de ensayo no pueden funcionar en ese entorno.
La naturaleza delicada y ligera de estas estructuras también implica que las pruebas mediante contacto directo no solo podrían causar daños, sino también alterar el comportamiento de la estructura debido a la Carga de masa. Asegurarse de que las estructuras de gossamer resistan las vibraciones a las que se verán sometidas durante su funcionamiento implica medir superficies de gran extensión que son más finas que el papel.
Pruebas de la vela solar de la NASA con vibrómetros de Polytec:
Las pruebas de una vela solar de 20 metros en las instalaciones de la NASA en Glenn Plum Brook son un ejemplo paradigmático de la tecnología solar de Polytec en acción para una aplicación espacial. La vela se sometió a condiciones que imitaban las del espacio, y los instrumentos de Vibrometría láser de barrido de Polytec midieron con precisión su respuesta a los estímulos. Se utilizaron electroimanes para excitar la estructura y simular las fuerzas a las que la membrana podría verse sometida durante su funcionamiento.
El uso de una cámara de vacío fue esencial para la metodología de ensayo. Esto permitió simular con precisión el vacío del espacio, proporcionando un contexto realista para evaluar la durabilidad y la funcionalidad de las estructuras y garantizar que estas puedan soportar las duras condiciones a las que se enfrentarán durante su funcionamiento.
Dado que la vibrometría láser es una forma de medición de vibración sin contacto y solo requiere línea de visión, la NASA pudo realizar mediciones precisas en una cámara de vacío. Para ello, utilizaron recipientes presurizados con ventanas para alojar los vibrómetros láser y espejos para enfocar lo que deseaban medir.
Un algoritmo de seguimiento de objetivos desarrollado específicamente permitió centrar automáticamente el rayo láser en cada objetivo. Esto agilizó considerablemente el proceso de ensayo, lo que permitió una recopilación de datos más eficiente y precisa.
Los datos recopilados en estas pruebas proporcionaron información fundamental sobre el comportamiento dinámico de las velas durante su funcionamiento. Esto incluyó comprender cómo responden a las fuerzas externas, un factor clave para garantizar su despliegue y funcionamiento satisfactorios en el espacio. Esto no solo permitió a la NASA comprender cómo funcionaría esta vela solar, sino que también proporcionó información valiosa sobre la dinámica de las estructuras «Gossamer», lo que influirá en el diseño futuro y en las estrategias operativas de las misiones espaciales. La metodología utilizada en este estudio de caso también fue empleada por la NASA en otros programas de pruebas de estructuras «gossamer», como el programa de desarrollo de tecnología de antenas para validar grandes antenas de comunicación espaciales.