SMC-S-016 Testanforderungen für Trägerraketen, Oberstufen und Raumfahrzeuge

Die vom Space and Missile Systems Center (SMC) des U.S. Air Force Space Command veröffentlichte Norm „ SMC-S-016 Test Requirements for Launch Vehicles, Upper Stages and Spacecraft“ beschreibt die Anforderungen an Umwelt- und Strukturprüfungen am Boden für Trägerraketen, Oberstufen, Raumfahrzeuge sowie deren Subsysteme und Komponenten. Diese Norm enthält außerdem einheitliche Definitionen für verwandte Begriffe.

Diese Norm gilt für die Beschaffung von Raumfahrtsystemausrüstung als Konformitätsdokument zur Festlegung grundlegender Testanforderungen. Die Testanforderungen konzentrieren sich hier auf die Validierung des Designs und die Beseitigung latenter Mängel, um ein hohes Maß an Vertrauen in die Durchführung erfolgreicher Weltraummissionen zu gewährleisten.

Dieser Standard legt die Qualifikationsteststrategie als zentrale Testanforderungen fest. Diese Strategie besteht darin, kundenspezifische Hardware auf Qualifikationsniveau zu testen, um das Design zu überprüfen, gefolgt von Abnahmetests der Flughardware, um sie auf Verarbeitungsfehler zu prüfen.

Diese Testvoraussetzungen sollen auf jedes spezifische Programm zugeschnitten werden, wobei Designkomplexität, Designspielräume, Schwachstellen, Technologiestatus, Prozesskontrollen, Missionskritikalität, Lebenszykluskosten, Anzahl der beteiligten Fahrzeuge, vorherige Nutzung und akzeptables Risiko berücksichtigt werden. Die maßgeschneiderten Anforderungen erreichen jedoch einen Validierungsgrad, der den hier beschriebenen Basisanforderungen gleichwertig ist. Für jede angepasste Anforderung wird eine Begründung erstellt. Die Kernkompetenzanforderungen dieses Standards bleiben in der vorliegenden Fassung bestehen, sofern sie nicht vertraglich angepasst werden.

Die hier besprochenen Tests werden wie folgt kategorisiert und definiert:

• Entwicklungstests: An repräsentativen Elementen durchgeführte Tests zur Charakterisierung technischer Parameter, Erfassung von Daten und Validierung des Designansatzes.
• Qualifikationstests: Tests, die durchgeführt werden, um nachzuweisen, dass die Designanforderungen, einschließlich der Marge und Produktrobustheit für nicht erprobte Designs, erfüllt werden. Zu einer vollständigen Qualifizierung gehören die erneute Prüfung des geplanten Abnahmeprogramms, Spannungsscans während des Prozesses sowie Umweltbelastungen durch Fehler und Nacharbeit. Für den Einsatz als Flughardware ausgewählte Qualifikationshardware wird bewertet und bei Bedarf überholt, um nachzuweisen, dass die Integrität der Hardware gewahrt bleibt und genügend Spielraum verbleibt, um den Belastungen beim Start standzuhalten und eine nützliche Lebensdauer im Orbit zu gewährleisten.
• Protoqualifikationstests: Tests, die durchgeführt werden, um nachzuweisen, dass die Designanforderungen durch die Verwendung reduzierter Amplituden- und Dauermargen erfüllt werden. Diese Art von Tests wird normalerweise für Designs mit begrenzten Produktionsläufen ausgewählt, bei denen Testeinheiten für den Flug verwendet werden. Das Testprogramm wird durch Entwicklungs- und andere Tests sowie Analysen unterstützt, um Marge und Lebensdauer nachzuweisen. Durch Protoqualifikationstests wird das geplante Abnahmeprogramm validiert.
• Abnahmeprüfung: Es werden Tests von Instrumenten, Subsystemen und Einheiten durchgeführt, um nachzuweisen, dass die Flugausrüstung keine Verarbeitungsfehler aufweist, die angegebenen Leistungsanforderungen erfüllt und zur Auslieferung geeignet ist.
• Verifizierungstests vor dem Start: Werden auf der Startbasis durchgeführt, um sicherzustellen, dass Hardware, Software, Personalverfahren und Missionsschnittstellen für die Unterstützung der Start- und Programmmission bereit sind.
• Verifizierungstests nach dem Start: Nach dem Start durchgeführte Tests zur Überprüfung der Spezifikationsleistung, Schnittstellenkompatibilität, Kalibrierung und Fähigkeit zur Erfüllung der Missionsanforderungen.

Andere als die in dieser Norm angegebenen Umgebungen können so belastend sein, dass spezielle Analysen und Tests erforderlich sind. Hierzu zählen Umgebungen wie nukleare und elektromagnetische Strahlung, die natürliche Weltraumumgebung und Blitze.

Der Abschnitt „Allgemeine Anforderungen“ behandelt allgemeine Anforderungen, die für alle Testkategorien gelten. Zu den allgemeinen Testanforderungen gehören Antriebsausrüstung, Elektronik, Software, Firmware sowie thermische und mechanische Testanforderungen und Anforderungen an Inspektion, Testbedingungstoleranz, Testplan und -verfahren, erneute Tests und Dokumentation.

Dieser Standard legt eine Reihe von Anforderungen als Teil eines Validierungsprogramms fest. Die grundlegende Strategie besteht in der Qualifizierung und Abnahme auf der Ebene der gesamten Einheit, des Subsystems und des Fahrzeugs, um den größtmöglichen Erfolg bei der Erfüllung der Leistungsanforderungen während des gesamten Lebenszyklus der Mission sicherzustellen.

Dieser Standard bietet Alternativen zu Qualifizierungs- und Abnahmestrategien, um eine akzeptable Teststrategie für den Missionserfolg zu erreichen. Abweichungen von diesen Standards haben zu einer erheblichen Verschlechterung der Missionserfüllung und zu einer Erhöhung der Programmkosten und des Zeitplans geführt. Es gibt Ausnahmen, wenn die Prozesssteuerung oder Daten darauf hinweisen, dass eine bestimmte Anforderung nicht mehr wirksam ist oder dass ihre Umsetzung zu einer schwerwiegenden Überprüfung führen würde. Diese Ausnahmen werden als Verzichtserklärungen behandelt.

Das komplette Testprogramm für Trägerraketen, Oberstufen und Raumfahrzeuge umfasst Entwicklungs-, Qualifikations-, Abnahme-, System-, Vorstart- und Nachstart-Verifizierungstests. Testmethoden, Umgebungen und gemessene Parameter sollten so ausgewählt werden, dass die Erfassung von Daten zum experimentellen Design oder zur Leistung im gesamten Testprogramm auf Korrelation oder Trend hin möglich ist.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „SMC-S-016 Testanforderungen für Trägerraketen, Oberstufen und Raumfahrzeuge“ angeboten.