ยิ่งใกล้เส้นตายมากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับการปล่อยยาน Artemis I ในปี 2021 นี้ จรวด SLS และยาน Orion กำลังอยู่ระหว่างการประกอบและการทำ Comprehensive Testing เพื่อยืนยันว่า SLS และ Orion รวมถึงระบบซอฟต์แวร์ต่าง ๆ อยู่ในสภาพพร้อมใช้งาน และหนึ่งในการทดสอบที่ยานทุกยานจะต้องทำ นั่นก็คือ “Vibration Test” หรือ “การทดสอบการสั่น”
ก่อนที่ยานอวกาศและจรวดลำใดลำหนึ่งจะสามารถทะลุขอบชั้นบรรยากาศของโลกออกไปยังอวกาศได้ มันจะต้องทะลวงผ่านมวลอากาศมหาศาลระหว่างทางเป็นจำนวนมาก ซึ่งก่อให้เกิดแรงที่ไม่คงที่และการสั่นจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ลม, การเคลื่อนตัวของอากาศ, หรือแม้แต่ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ ดังนั้นระบบนำทางของ SLS จะต้องแยกออกว่าการสั่นที่มันตรวจจับได้ มาจากไหน เพื่อให้มันสามารถรับมือได้อย่างถูกต้อง
การสั่นระหว่างการปล่อยจรวดมีอยู่หลัก ๆ 2 ประเภท คือ การสั่นธรรมชาติ (Natural Vibration) และ การสั่นจากแรงภายนอก (External Force) โดยการสั่นธรรมชาติเป็นการสั่นจากตัวจรวดเอง เช่น เครื่องยนต์ ส่วนการสั่นจากแรงภายนอกนั้นมีหลายปัจจัย เช่น ลม, พายุ, และมวลอากาศที่จรวดกำลังผ่าน สิ่งสำคัญที่สุดคือการป้องกันไม่ให้คอมพิวเตอร์นำทางเข้าใจผิดว่าการสั่นที่มาจากตัวของมันเอง เป็นการสั่นจากภายนอก เพราะหากกรณีดังกล่าวเกิดขึ้น ก็จะกลายเป็นว่าคอมพิวเตอร์นำทางกำลังแก้ปัญหาที่ไม่มีอยู่จริงแต่มาจากตัวมันเอง เช่น ปรับทิศทางจรวดเพื่อลดการสั่น ซึ่งอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดได้
โดยการทดสอบจะแบ่งเป็น 2 ส่วน คือ การทดสอบทางฟิสิกส์ และ การทดสอบด้วยโมเดลทางคอมพิวเตอร์ โดยข้อมูลจากทั้ง 2 ส่วนจะถูกป้อนให้คอมพิวเตอร์การบินของ SLS เพื่อให้มันตัดสินใจว่าการสั่นอันไหนคือการสั่นที่มาจากตัวมันเอง หรือ มาจากภายนอก
เนื่องจากเราไม่สามารถขนจรวดทั้งลำมาทดสอบได้ทีเดียว และมันก็ยังประกอบไม่เสร็จด้วย จึงต้องทำการทดสอบทีละชื้น เรียกว่า “Modal Testing” โดยแต่ละส่วนประกอบ เช่น Solid Rocket Booster, Core Stage, Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), Orion Stage Adapter, และอื่น ๆ ก็จะถูกแยกกันทดสอบ โดย Load หรือน้ำหนักเต็มของมันจะถูกแทนที่ด้วยมวลจำลอง เพื่อจำลองสภาพแวดล้อามจริงที่ส่วนประกอบแต่ละชิ้นต้องเจอ เช่นเดียวกับ Payload อย่าง CubeSat
โดยเซนเซอร์กว่า 300 ตัวจะถูกติดไว้ที่ตัวจรวดและ Mobile Launcher เพื่อบันทึกการสั่น การทดสอบเริ่มที่ Normal Mode วึ่งจะเป็นการทดสอบความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ของ SLS ด้วยการติดตั้งค้อน Hydraulic ขนาดเล็กไว้ 7 ตำแหน่งบนจรวด โดยค้อนเหล่านี้จะทุบพื้นผิวของจรวดที่บริเวณต่าง ๆ จากนั้นจึงเก็บข้อมูลจากเซนเซอร์
การทดสอบแบบนี้จะดำเนินไปอย่างน้อย 10 ชั่วโมงต่อวันติด ๆ กัน โดยอาศัยช่วงเวลากะกลางคืนของ VAB (Vehicle Assembly Building) ที่มีคนทำงานไม่เยอะ และเงียบ เพื่อช่วยให้วิศวกรสามารถวัดเสียงสั้นสะเทือนได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องกลัวการรบกวนจากการสั่นไม่พึงประสงค์ต่าง ๆ
เซนเซอร์ที่ถูกติดไว้ ถึงแม้จะจบการทดสอบแล้วก็จะถูกติดไว้อย่างนั้นตั้งแต่ตอนประกอบยันตอนซ้อมปล่อยเพื่อเก็บข้อมูลของยานและจรวดไปเรื่อย ๆ เพื่อ “สอน” ให้คอมพิวเตอร์การบินรู้ว่าการสั่นใดเป็นอันตรายต่อภารกิจ และอันไหนไม่ เพื่อป้องกันการ Overreact นั่นเอง
เรียบเรียง โดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
Vibration Tests for Moon Rocket Help Ensure Safe Travels on Road to Space
