照片来源:NASA/Bill Ingalls
仔细观察:Wabtec、Artemis II 和新太空竞赛
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Liftoff
2026年4月1日,美国东部时间下午6点24分,由322英尺太空发射系统(SLS)火箭提供动力的猎户座航天器从美国宇航局肯尼迪航天中心的39B发射综合体起飞,开始为期10天的历史之旅。
阿耳忒弥斯二号已经开始,这是50多年来首次载人 “月球飞越” 任务 1。阿耳忒弥斯计划以希腊荒野、狩猎和月球女神(也是阿波罗的双胞胎姐妹)命名,是美国宇航局的倡议,旨在让宇航员重返月球,为首次载人火星任务奠定基础。
但首先是第一件事。
Artemis II建立在2022年11月16日发射的阿耳忒弥斯一号的成功基础上,展示了新的SLS火箭和太空舱的能力,同时成功完成了无人驾驶的环月旅行,并在25天后在太平洋安全降落。
阿耳忒弥斯二世的风险甚至更高,这使四名机组人员进入太空的距离比任何人类穿越月球 2 —4,070英里或距离地球约25万英里的距离都要远,这提供了肉眼前所未有的 “月球另一面” 的景色。
但是,机组人员要做的不仅仅是观光:其任务是测试新的系统和硬件,为未来的月球表面探险奠定基础,包括计划于2028年初执行的载人着陆任务Artemis IV。(注意:阿耳忒弥斯三世的2027年中期目的地离家更近一点——一项低地球轨道任务,测试来自SpaceX和Blue Origin的商用着陆器,用于Artemis IV)。
一次焊接一次
尽管与阿耳忒弥斯二号和太空旅行相关的数字令人难以置信,
- 往返行程 695,000 英里
- 高达 5,000 °F — 猎户座的隔热罩设计用于在重返地球大气层时承受的温度(大约是太阳表面温度的一半)
- 起飞时有880万磅的推力,
特别有一个数字引起了Wabtec Inspection Technologies的充分关注(Wabtec于2025年收购了Evident的检测技术部门,该部门以前是奥林巴斯公司科学解决方案部的一部分):11.1万个。
这就是组装火箭燃料箱时需要多少英寸的焊缝——总共约 1.76 英里的焊缝。超声相控阵检测系统的工作是检查火箭上焊缝的周向、纵向和其他焊缝方向,以确保焊缝的完整性,并最终确保机组人员的安全和任务的成功。
检测虫洞、接吻粘合和脚趾根部缺陷
这些焊缝会形成接缝,从而形成高强度粘合。例如,“搅拌摩擦焊接” 用于连接难以熔接的材料,例如铝合金,并广泛用于先进的航空航天制造。
在阿耳忒弥斯二号火箭上,需要使用这种方法连接数十个面板。尽管这些焊缝在手头的任务中表现出色,但会引入一系列独特的潜在缺陷,包括接头穿透不完整、“虫洞”、“粘接接合” 和 “根部缺陷”(参见《检验趋势》杂志的 “航空航天生产中的自主摩擦搅拌焊检测”)。
尽管众所周知,这种先进的焊接工艺非常耐用,但可能会引入任何方向的异常,从而使检查程序变得更加复杂和关键。简而言之,这些焊缝需要专门的无损检测方法和技术,该团队已帮助推动了工业应用的发展:相控阵超声检测(PAU T)。
对于那些不熟悉该术语的人,美国无损检测学会对该技术的描述如下:
“超声相控阵(PA)测试使用多个超声波元件和电子时延来生成和接收超声波,通过构造和破坏性干扰产生光束。因此,与传统的单探针超声相比,PA具有显著的技术优势:相控阵光束可以通过电子方式进行引导、扫描、扫描和聚焦”。
该技术最初开发于20世纪60年代,用于包括超声检查在内的医疗应用,此后已成为对石油和天然气以及航空航天行业的关键任务资产进行困难检查的支柱。
Wabtec Inspection Technologies高级副总裁凯伦·史密斯表示:“我们的无损检测(NDT)解决方案能够进行高级检测,有多种外形尺寸,从手动使用的手持设备到全自动的机器人单元,并在各行各业广泛使用。”“具体而言,在航空航天领域,它们已成为行业标准,并且在市场领导者的运营中无处不在。”
这些检查技术甚至已在太空中使用。当在国际空间站上检测到超出容限的漏气时,便携式检查工具使机组人员能够快速查明问题并进行修复。
Wabtec 检测技术美洲销售副总裁达斯蒂·摩尔说:“我们正在以多种有意义的方式与航空航天客户合作,每种方式都以共同的安全使命为基础。”他补充说:“无论我们的客户是向外太空发送便携式无损检测探伤仪,在发动机中运行小直径的内窥镜,还是使用机器人单元测试面板焊缝,我们的技术都在检查需要检查的内容,需要检查的地方,以确保成功。
“Artemis计划是一个有力的证据,它展示了我们解决方案的灵活性和精度。我们的超声波技术不仅可以大规模进行搅拌摩擦焊缝检测,而且我们的涡流和远程视觉技术也为Artemis II飞船的安全和性能做出了贡献。”
而这才是最重要的:把小事做好,有时一寸一寸地做,这样不仅可以登月,而且可以重复——这是启动更雄心勃勃的未来计划的安全基础。
1 最后一次载人登月任务是 1972 年 12 月的阿波罗 17 号(来源:今日佛罗里达)
2 来源:美国宇航局