Ajustando ferramentas de análise para dar conselhos ao SAGE

Simulações preditivas sólidas podem reduzir significativamente os custos de desenvolvimento

Com o financiamento SBIR do Langley Research Center, a Quartus Engineering de San Diego testou as ferramentas que usou para analisar conjuntos ópticos para um satélite de observação da atmosfera. Com melhores ferramentas de modelagem e análise, a Quartus e a NASA esperam cortar tempo e despesas do futuro design de instrumentos ópticos.

Ao projetar o telescópio para um satélite proposto pela NASA, a Quartus Engineering Incorporated gastou tempo e dinheiro extras para construir intencionalmente conjuntos ópticos adicionais que teriam um desempenho ruim em condições como vibrações de lançamento e flutuações de temperatura do espaço. O investimento pode render muito para a empresa e para a NASA.

“O trabalho adicional que estamos fazendo não é para validar o design em si”, explicou Alexander Halterman, diretor de desenvolvimento de programa técnico na empresa sediada em San Diego. “É para validar as ferramentas e métodos que são usados ​​para analisar o design e, portanto, ter maior confiança em designs futuros.”

A ideia era construir montagens que seriam estressadas e deformadas sob condições severas e então garantir que as análises de design da empresa pudessem prever corretamente esse comportamento, ajustando essas ferramentas quando suas previsões estivessem erradas. Com confiança em métodos de análise comprovados, os engenheiros podem desenvolver mais rapidamente sistemas confiáveis ​​que não precisam ser testados, ajustados e reconstruídos agressivamente.

“A razão pela qual as pessoas não fazem isso é porque custa muito dinheiro”, disse Halterman. “Mas se pudermos cortar um ciclo de design que custa alguns milhões de dólares para vários programas, isso se paga em abundância.”

O investimento inicial veio de contratos da Small Business Innovation Research (SBIR) do Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, financiando a empresa para ajustar suas análises enquanto projetava o telescópio para o satélite Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE) IV proposto. O programa SAGE observa a camada de ozônio e aerossóis estratosféricos — partículas de vulcões e grandes incêndios que afetam a química e o equilíbrio energético da atmosfera superior. Isso é realizado com uma técnica chamada ocultação solar. Instrumentos em órbita observam o nascer e o pôr do sol do espaço, extraindo informações comparando a luz solar que passa pela atmosfera da Terra com a luz solar acima da atmosfera.

O experimento Stratospheric Aerosol Measurement demonstrou a técnica no início dos anos 1970. Os instrumentos SAGE ajudaram a caracterizar um buraco na camada de ozônio nos anos 1980, levando a uma proibição global de clorofluorcarbonos, e têm monitorado sua recuperação. O SAGE IV seria menor e custaria significativamente menos do que seus predecessores, mas atualmente não é financiado para voo, disse Robert Damadeo, que, como co-investigador principal do SAGE IV, supervisionou o trabalho SBIR da Quartus.

“É tudo sobre ter um modelo de alta fidelidade em que você pode confiar, então, quando você o construir, ele funcionará como você planejou”, disse Damadeo, observando que a capacidade pode economizar dinheiro para a NASA em projetos futuros. “Isso é muito mais eficiente quando comparado ao ciclo de construção, teste, falha e redesenho que foi frequentemente implantado no passado.”

Entre as ofertas comerciais da Quartus estão cargas úteis científicas personalizadas, e Halterman disse que o trabalho poderia validar componentes individuais que poderiam ser reconfigurados para diferentes propósitos, de telescópios astronômicos a câmeras de imagens da Terra e sensores lidar que constroem imagens tridimensionais. “Um valor que isso traz à mesa é uma alta confiança nos blocos de construção de uma arquitetura que pode ser reaproveitada para instrumentos futuros”, disse ele.

Halterman disse que essas capacidades são especialmente interessantes para entidades como a NASA e a Quartus, que constroem muitos sistemas exclusivos, cada um exigindo seu próprio design, em vez de fabricação em maior volume. “Nós realmente gostamos de trabalhar em projetos legais”, ele disse. “Somos atraídos pelos instrumentos únicos, porque metade do que é interessante para nós é aprender sobre a ciência e como a engenharia pode tornar essa ciência uma realidade.”