¿Cómo afectan los impulsos orbitales a la integridad estructural de la ISS?

Tengo curiosidad por esta pregunta desde mi tiempo en KSP, y las búsquedas no han resultado mucho.

En el simulador, la construcción de grandes estaciones, incluso sin simular la microatmósfera, puede hacer que se vuelvan inestables incluso con el más mínimo par de rotación y comiencen a "menearse".

Parece un poco exagerado en el juego, pero algo me dice que sus valores de rigidez estructural y flexibilidad pueden no estar tan lejos, ¿quizás?

Entonces, mientras construían la ISS, y la longitud de la estación se expandió hasta que se instalaron los paneles solares, ¿los refuerzos representaron el par adicional y el empuje descentrado, tal vez con estrangulamiento?

Solo quiero ver si alguna vez se consideró la integridad estructural para los reimpulsos en el tamaño actual de la estación, si hay un documento, ¿tal vez?

Extra es para obtener información sobre consideraciones y compensaciones de centro de empuje y centro de masa descentrados . (Los sistemas activos agregarían un par adicional, ¿se consideró esto?)

¿De verdad quieres decir "integridad estructural"? Las cosas pueden tener vibraciones no deseadas o incluso incómodas sin perder su integridad estructural. Las cosas también pueden vibrar, y esas vibraciones pueden decaer lentamente debido a la amortiguación estructural y la fricción interna sin ser "inestables". Creo que esta va a ser una pregunta interesante, pero es posible que la terminología deba ajustarse un poco primero.
@uhoh Supongo que me refiero específicamente a "tensiones estructurales", especialmente en las partes interconectadas como los adaptadores de acoplamiento, que se suman a la salud general de la "integridad estructural". Estaba pensando que si un reimpulso no se estrangulaba o inducía un par o estrés significativo, podría afectar la vida útil general de la estación y también ser una consideración para futuros grandes hábitats interplanetarios.

Respuestas (2)

Sí. Se considera (lo siento, no sé exactamente cuánto, pero probablemente MUCHO: rastrean el par de torsión en pernos individuales durante la construcción, por ejemplo). Tuvieron un accidente hace un tiempo donde un propulsor comenzó a dispararse y oscilar salvajemente, causando que toda la estación se tambaleara y temblara, un poco como lo hacen en KSP. Aunque las fuerzas aplicadas excedieron las limitaciones de diseño, el análisis posterior mostró que no se había producido ningún daño real. Aún así, debe haber sido el momento de los pantalones marrones para todos los involucrados.

Imágenes a bordo del incidente:

Aquí puedes escuchar a Suni Williams hablar sobre la bicicleta estática. Tenga en cuenta que ella menciona que no está acoplado directamente a las paredes, porque los movimientos del ciclista pondrían energía en la estructura y harían que los paneles solares vibren hacia arriba y hacia abajo:

Entonces, si están prestando atención a las vibraciones de la bicicleta estática, seguramente están dedicando mucho tiempo a calcular todas las fuerzas, tensiones y oscilaciones involucradas en un reimpulso.

Otra fuente interesante de tensión en la estructura, que no está absolutamente modelada en KSP, es que la ISS es tan grande que los diferentes extremos o esquinas están en órbitas significativamente diferentes y, por lo tanto, quieren derivar entre sí. Esto induce una compresión y expansión regulares y lentas en la estructura (y sin duda causa algunos crujidos y estallidos).

Después de un acoplamiento, ambos vehículos se ponen a la deriva durante un tiempo para evitar vibraciones, torsión y estrés innecesarios. El vehículo acoplado puede balancearse suavemente hacia adelante y hacia atrás y disipar la energía a través de la fricción antes de jalarlo lentamente y asegurarlo con firmeza.

Lo siento, no tengo datos específicos sobre el reimpulso, pero la atención prestada a la estructura es MUY detallada, como se ve arriba, por lo que sin duda el reimpulso recibe la atención adecuada.

Buena respuesta en general. Agregaría que literalmente hay un equipo completo de personas cuyo trabajo es analizar exactamente esto. Disparos de propulsores, diferentes actitudes de vuelo, condiciones térmicas, cargas de atraque, vibraciones debido a la actividad de la tripulación, cargas EVA y excursiones inesperadas.

Este documento describe las pruebas realizadas en 2010, donde los propulsores de la ISS se activaron específicamente para analizar las vibraciones resultantes y compararlas con los modelos teóricos.

Se realizan análisis modales, validaciones de modelos y correlaciones para las diferentes configuraciones de la Estación Espacial Internacional (ISS). Se realizaron tres pruebas de disparos de propulsores dedicados (DTF) durante la etapa ULF4 de la ISS; este documento se centrará en el análisis y los resultados del DTF S4-1A, que ocurrió el 11 de octubre de 2010. El objetivo de este análisis es validar y correlacionar los modelos analíticos utilizados para verificar las cargas dinámicas de la interfaz crítica de la ISS.

Otro artículo sobre la verificación estructural en general:

Este documento tiene como objetivo brindar al lector una descripción general de algunas de las decisiones clave tomadas durante la planificación de verificación estructural para los elementos del segmento en órbita de EE. UU. (USOS), así como resumir las muchas pruebas estructurales y análisis estructurales que se realizaron. en sus elementos principales.

Solo quería decir que el segundo documento al que se vinculó es fantástico, está escrito en un inglés muy sencillo y es muy fácil de seguir. La métrica "Leak Before Burst" es especialmente interesante. Así es, "los artículos de prueba dedicados se reacondicionarían para convertirse en artículos de vuelo más adelante en el programa. [...] Por lo tanto, [el programa] requería que no se realizaran pruebas de carga final en ninguno de estos equipos y que se aplicaran cargas de prueba a estos elementos no inducen ninguna deformación perjudicial permanente".