Beeinflusst der Belastungstest eines Raumfahrzeugs seine Haltbarkeit?

Wenn ein Raumfahrzeug gebaut und für einen zukünftigen Start vorbereitet wird, werden seine Teile und das gesamte Raumfahrzeug normalerweise vielen Tests unterzogen - zum Beispiel hat das James-Webb-Teleskop bereits die kryogenen Tests unter extrem kalten Temperaturen und die akustischen Vibrationstests durchlaufen eine spezielle akustische Prüfkammer etc.

All diese Tests üben eine Menge "Druck", Belastung und Stress auf ein Raumfahrzeug und seine Hardware aus.

Kostet das alles etwas? Verringern wir nicht die Haltbarkeit und Fehlertoleranz eines Raumfahrzeugs, indem wir Stress anwenden und prüfen, wie es sich unter extremen Bedingungen verhalten würde?

Ich weiß nichts über Raumfahrzeuge – sie sind offensichtlich sehr teuer, also können sie nicht unbedingt viele Extras bauen, aber wenn wir unsere Hardware testen, liefern wir nicht die gleichen Einheiten, an die wir Stress-/Lasttests durchgeführt haben Kunden.
Die Belastung der geplanten Erprobung wird zusammen mit der Belastung der Mission in das Design des Raumfahrzeugs einbezogen. Das Raumschiff ist einfach dafür ausgelegt, es aufzunehmen.

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Die einfache Antwort auf die Frage „Wirkt sich ein Belastungstest auf die Haltbarkeit eines Raumfahrzeugs aus?“ Ja, das tut es, in der klassischen westlichen Sichtweise von Testprogrammen.

Ich kann die Besonderheiten des James-Webb-Teleskops nicht beantworten, aber ein gängiger Ansatz besteht darin, ein Testprogramm konzeptionell in Designverifizierung und Verarbeitungsverifizierung zu unterteilen. Abgesehen davon werden die Designverifizierungstests als „Qualifizierungstests“ bezeichnet, während die Verarbeitungsverifizierungstests auch als „Abnahmetests“ bekannt sind.

Qualifikationstests sollen zeigen, dass das System in einem bestimmten Umgebungsbereich funktioniert und in einem größeren Bereich überleben kann. Dies sind alles die erwarteten Missionsumgebungen (Temperatur, Strahlung, Vibration plus ein gewisser Spielraum, alles für eine bestimmte Zeitdauer). Abnahmetests sind ähnlich, aber mit geringeren Margen. Die übliche Philosophie ist, dass ein Flugmodell keinen Qualifizierungsstufen unterzogen werden kann und daher für die Qualifizierungstests ein spezielles Qualifizierungsmodell gebaut werden muss. Das passt gut zur üblichen Serienproduktion, das Quali-Modell wird hart getestet, fliegt aber nie, die Flugmodelle sehen nur Abnahmetests.

Im Fall James Webb ist die Produktion nur ein Satellit und es gibt möglicherweise kein Qualifikationsmodell auf Satellitenebene. In diesem Fall vereinbart das Missionsmanagement manchmal mit seinem Kunden, dass das Flugmodell auf Temperatur- und Vibrationsbelastung auf Qualifizierungsniveau getestet wird, jedoch nur für eine Dauer, die mit den Abnahmetests übereinstimmt. Dies wird als "Proto-Flight"-Test bezeichnet und erkennt ausdrücklich an, dass das Testen die Haltbarkeit beeinflusst.

Abgesehen davon denke ich oft, dass Protoflight-Tests ein bisschen ein Fudge sind, der sowohl zu Qualifizierungszwecken als auch zu Übertests für die Akzeptanz (aus handwerklichen Gründen) getestet wird, aber das ist nur meine Meinung.

Das klärt viele Fragen, die ich hatte, jetzt werde ich die Raumfahrzeug-Testereignisse, über die ich gelesen habe, ganz anders interpretieren. Vielen Dank für die Antwort!
Froh das zu hören. Ich lebe in Europa und bin mit nationalen Standards für Satelliten-AIT aufgewachsen, aber die europäischen (dh ESA-) Standards und US-Handelspraktiken sind einander sehr ähnlich, wodurch es wahrscheinlich erscheint, dass NASA und DoD wahrscheinlich auch in philosophischer Hinsicht ähnlich sind. Diese großen Beschaffungsorganisationen haben öffentlich zugängliche Standards (für die ESA siehe ECSS), obwohl es am Anfang ein bisschen wie ein Labyrinth sein kann.

Jedes Teil eines Raumfahrzeugs hat eine Lebensdauer von x Stunden. Teile von Raumfahrzeugen werden lange vor der x-Stunden-Lebensdauer, lange vor dem Ausfall, ausgetauscht, um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Thermische Belastungstests an Proto-Flughardware über einen Temperaturbereich von +75 °C/-20 °C werden am kalten Ende 24 Stunden lang und am heißen Ende 144 bis 288 Stunden lang durchgeführt, aber die Hardware hat danach noch viele Stunden Lebensdauer Belastbarkeitstest.

Thermische Belastungstests, gepaart mit rigorosen Designpraktiken, bieten ein hohes Vertrauen, dass das Hardwaredesign während seiner beabsichtigten Mission mit langer Lebensdauer und hoher Zuverlässigkeit nicht marginal ist.

Einige der von der NASA durchgeführten Tests können unter http://www.klabs.org/DEI/References/design_guidelines/nasa_reliability_preferred_practices.htm#1404 eingesehen werden

Einige der von der NASA durchgeführten Tests sind zerstörungsfreie Tests, sie belasten die Flughardware nicht. Andere zerstörende Tests werden mit Teilen aus derselben Charge durchgeführt, jedoch nicht mit Teilen, die für den Flug verwendet werden. Tests, die die Zuverlässigkeit oder Lebensdauer verringern, sollten auch mit Teilen aus derselben Charge durchgeführt werden.
@Uwe genau das hat mich immer verwundert - einerseits können wir nicht alles, was dann in den Weltraum geht, direkt einem Stresstest unterziehen, aber die Idee "gleiche Charge" garantiert nicht, dass ein Teil aus derselben Charge wie ein anderes funktioniert im Stapel. Ich denke, das legt den Anbietern dieser Chargen eine ernsthafte Verantwortung auf. Ich hoffe, Sie können meine Motivation für diese Frage hier sehen. Vielen Dank.
@alecxe: Ich gehe davon aus, dass es andere Arten von technischen Tests gibt, um festzustellen, wie konsistent ein bestimmter Produktionsprozess innerhalb einer Charge ist. Sie würden keine Belastungstests auf die von Uwe beschriebene Weise durchführen, es sei denn, Sie hätten Grund zu der Annahme, dass die Teile einer einzelnen Charge alle einigermaßen konsistent sind. Wenn dies nicht der Fall ist, würden Sie die Belastungstests entweder anders durchführen oder vom Teilelieferanten mehr Konsistenz verlangen.
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