LGarde

L.Garde, Inc.
Typ	Prywatna firma
Przemysł	Lotnictwo
Założony	1971
Założyciele	Bill Larkin, Gayle Bilyeu, Alan Hirasuna, Rick Walstrom, Don Davis
Siedziba	15181 Woodlawn Ave, Tustin, CA 92780
Obsługiwany obszar	Na całym świecie
Produkty	Rozmieszczane anteny, napęd kosmiczny , konstrukcje kosmiczne, cele obrony przeciwrakietowej i środki zaradcze
Strona internetowa	[1]

LGarde , także L'Garde lub L·Garde , to amerykańska firma zajmująca się technologiami lotniczymi i obronnymi założona w 1971 roku w hrabstwie Orange w Kalifornii i jest głównym wykonawcą statku kosmicznego Sunjammer , największego na świecie żagla słonecznego . Firma była wczesnym pionierem cienkościennych, wielozadaniowych nadmuchiwanych konstrukcji używanych w różnych zastosowaniach wojskowych i kosmicznych. U szczytu zimnej wojny , L·Garde opracował i wyprodukował nadmuchiwane cele i systemy wabików dla amerykańskiej obrony wojskowej oraz systemy przeciwdziałania dla Inicjatywy Obrony Strategicznej (Gwiezdne Wojny). Po zakończeniu zimnej wojny firma wykorzystała technologie i techniki produkcyjne, które opracowała, aby zdobyć kontrakt na zaprojektowanie i zbudowanie eksperymentu z nadmuchiwaną anteną i innych cienkowarstwowych nadmuchiwanych konstrukcji kosmicznych, wykorzystując unikalne zastosowanie technologii usztywnianych rur. Niezwykła nazwa firmy to akronim utworzony z inicjałów wspólników założycieli: Bill Larkin , G ayle Bilyeu, Alan Hirasuna, Rich Walstrom, D on Davis. „ E ” pochodzi od łacińskiego terminu „ et al ” (i inni) jako wskazówka dla innych partnerów i oryginalnych pracowników firmy.

Historia

Inżynierowie LGarde wykorzystali swoje doświadczenie z nadmuchiwanymi konstrukcjami do zastosowań wojskowych w zastosowaniach kosmicznych około 1992 roku, aby kontrolować koszty rozmieszczania oprzyrządowania na orbicie okołoziemskiej i poza nią. Studiowali prace rozwojowe i wnioski wyciągnięte z projektów dla Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych i NASA sięgających lat 60. Obserwując zalety i wyzwania związane z rozmieszczeniem bardzo dużej nadmuchiwanej anteny i innych konstrukcji na orbicie ziemskiej przy użyciu tej technologii, inżynierowie LGarde zaobserwowali również zmiany w zasadach strukturalnych, gdy takie konstrukcje są używane w środowisku o zerowej grawitacji, oraz inne problemy techniczne wynikające z dużej precyzji struktury, w tym dokładność powierzchni, analizy i właściwości elektryczne.

Pierwszym projektem nadmuchiwanej konstrukcji kosmicznej firmy LGarde był projekt Spartan 207, znany również jako eksperyment z nadmuchiwaną anteną , który został wystrzelony wraz z promem kosmicznym Endeavour podczas misji STS-77 19 maja 1996 r. Celem tej misji było nadmuchanie 14-metrowego antena na trzech 28-metrowych rozpórkach zbudowana przez LGarde w ramach kontraktu z JPL . Projekt został opracowany w ramach programu rozwoju technologii NASA In-STEP.

Wdrożona za pomocą systemu zdalnego manipulatora promu , antena została pomyślnie napompowana i uzyskano prawidłowy ostateczny kształt. Według raportu końcowego z misji, misja zakończyła się sukcesem i przyniosła wiele informacji na temat nadmuchiwania dużych konstrukcji w kosmosie. Projekt Spartan 207 udowodnił między innymi opłacalność nadmuchiwanych konstrukcji kosmicznych jako koncepcji oszczędności kosztów. Nadmuchiwana antena ważyła tylko około 132 funtów (60 kilogramów), a operacyjną wersję anteny można opracować za mniej niż 10 milionów dolarów – to znaczne oszczędności w porównaniu z obecnymi, rozkładanymi mechanicznie twardymi konstrukcjami, których opracowanie i dostarczenie może kosztować nawet 200 milionów dolarów. przestrzeń.

Inżynierowie LGarde rozszerzyli swoje prace nad nadmuchiwanymi, usztywnianymi konstrukcjami o konstrukcje o małej masie, wystarczająco mocne, aby utrzymać orbitalne duże panele słoneczne, a także znacznie mniejsze nanosatelity . Wśród wielu szczegółowych parametrów projektowych, które brali pod uwagę, były konstrukcja rur (w przypadku materiału nadającego się do usztywnienia), alternatywne typy i konstrukcje belek (np. kratownice), grubość materiału, laminaty i najlepszy sposób rozwiązania problemu wyboczenia Eulera .

Projekt prowadzony z JPL w ramach programu NASA Gossamer Spacecraft w 1999 r. Miał na celu zbudowanie nadmuchiwanego reflektora, który skupiałby energię słoneczną do wytwarzania energii elektrycznej w kosmosie, działając jednocześnie jako antena o dużym zysku powietrznym. Jednym z celów programu Gossamer Spacecraft było zmniejszenie masy i pojemności anteny energetycznej przy zachowaniu porównywalnej wydajności z wytwarzania energii elektrycznej.

Dodatkowy rozwój nastąpił w 2005 r., kiedy firma LGarde zaczęła stosować metody usztywniania materiałów, które zapewniają długotrwały kształt odbłyśnika bez konieczności ciągłego pompowania. Inżynierowie zdecydowali się na laminat aluminiowo-plastikowy jako wybraną metodę usztywniania zamiast usztywniania na zimno kevlaru termoplastycznego kompozytu elastomerowego jako środka do osiągnięcia dwóch celów: 1) zmniejszenia przestrzeni do przechowywania, a tym samym zwiększenia potencjalnego rozmiaru apertury odbłyśników lustrzanych oraz 2) wyeliminowania potrzeby stosowania gazu „uzupełniającego” potrzebnego, aby czysto nadmuchiwane odbłyśniki pozostawały napompowane w przestrzeni. Inżynierowie firmy LGarde podnieśli później poziom gotowości nadmuchiwanej płaskiej konstrukcji nośnej dla systemu anten z pajęczyny, wprowadzając dodatkowy projekt, analizę, testowanie i wytwarzanie usztywnionej konstrukcji nośnej nadmuchiwanej dla układu falowodów.

W 2002 roku firma LGarde opracowywała żywice poliuretanowe do 3-warstwowego laminatu kompozytowego, który można było wykorzystać do wytwarzania sztywnych struktur odpowiednich do zastosowania w kosmosie. W artykule przesłanym do Amerykańskiego Instytutu Aeronautyki i Astronautyki ( AIAA ) inżynierowie stwierdzili, że takie kompozyty mogą być używane do wytwarzania ultralekkich, rozkładanych i usztywnianych struktur do zastosowań kosmicznych, a poliuretan został wybrany, ponieważ może stać się sztywny pod wpływem niskich temperatur. temperatury kosmosu. W artykule zauważono, że w ramach programu NASA SSP ( Space Solar Power Truss), nadmuchiwana i usztywniana kratownica o długości 24 stóp, wykorzystująca kompozyty poliuretanowe, wytrzymała obciążenie ściskające 556 funtów, 10% powyżej projektowanej wytrzymałości na ściskanie, przy jednoczesnym zmniejszeniu masy porównywalnych konstrukcji mechanicznych o współczynnik 4.

Od dawna wysunięto teorię, że żagle słoneczne mogą odbijać fotony płynące ze słońca i przekształcać część energii w ciąg. Wynikający z tego ciąg, choć niewielki, jest ciągły i działa przez cały czas trwania misji bez potrzeby stosowania paliwa. W 2003 roku firma LGarde wraz z partnerami JPL, Ball Aerospace i Langley Research Center pod kierownictwem NASA opracowała konfigurację żagla słonecznego, w której wykorzystano nadmuchiwane, usztywnione komponenty wysięgnika, aby uzyskać 10 000 m ² żaglowca o rzeczywistej gęstości 14,1 g/m ² i potencjalne przyspieszenie 0,58 mm/s ² . Cała konfiguracja uwalniana przez górny stopień ma masę 232,9 kg i wymagała zaledwie 1,7 m ³ objętości w boosterze. Dodatkowy postęp w projekcie żagla słonecznego nastąpił, gdy inżynierowie LGarde ulepszyli układy współrzędnych „żaglowca” i zaproponowali standard raportowania osiągów napędu.

Firma LGarde została wybrana przez NASA do budowy statku kosmicznego Sunjammer , który byłby największym na świecie żaglem słonecznym. Planowany do wystrzelenia w styczniu 2015 r. Sunjammer został zbudowany z Kaptonu i miał 38 metrów (125 stóp) kwadratowy o łącznej powierzchni ponad 1200 metrów kwadratowych (13 000 stóp kwadratowych), zapewniając ciąg około 0,01 N . Ultracienki materiał „żagla” miał zaledwie 5 μm gruby o niskiej wadze około 32 kilogramów (70 funtów). Aby kontrolować swoją orientację, Sunjammer użyłby kardanowych łopatek (z których każda jest małym żaglem słonecznym) umieszczonych na końcach każdego z 4 wysięgników, całkowicie eliminując potrzebę stosowania standardowego paliwa.

17 października 2014 r. NASA anulowała projekt Sunjammer po zainwestowaniu czterech lat i ponad 21 milionów dolarów w projekt.