home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / STATION / STFJUL92.NWS < prev    next >
Text File  |  1992-09-09  |  31KB  |  504 lines

  1. "6_10_8_22.TXT" (30389 bytes) was created on 07-14-92
  2. STATION BREAK -- July 1992
  3.  
  4.  
  5. FOR FREEDOM:  SKYLAB 4 CREW REUNITED UNDERWATER
  6.  
  7.         Boeing Defense & Space Group engineers in Huntsville, 
  8. Alabama, are enlisting the aid of space veterans from America's first 
  9. space station, Skylab, in designing and building America's next space 
  10. station -- Freedom.
  11.         Skylab 4 astronauts Jerry Carr, Ed Gibson and Bill Pogue were 
  12. suited up again, this time for underwater tests to evaluate components 
  13. designed for use inside the station and to practice daily intravehicular 
  14. activity (IVA) tasks, such as moving payloads from one module to 
  15. another.  They were joined by space shuttle veterans Robert Springer, 
  16. who now works for Boeing's space station program, and Wubbo 
  17. Ockels, representing the European Space Agency.
  18.         The six-week test was being carried out at NASA's Marshall 
  19. Space Flight Center in the Neutral Buoyancy Simulator.  The building's 
  20. 1.32 million-gallon tank simulates the weightlessness of outer space.
  21.         Astronauts and test subjects from Boeing, NASA, the National 
  22. Space Development Agency of Japan, and the European Space Agency 
  23. donned diving gear and practiced moving space station hardware 
  24. around a full-size mockup of the orbiting laboratory.
  25.         "This test will evaluate some of the internal components we 
  26. and our international partners have designed to work when the space 
  27. station is on orbit," said Livingston Holder, international programs 
  28. manager for Boeing work on the station.
  29.         The astronauts will be working specifically with the 
  30. international standard payload rack, a design agreed upon by the 
  31. program's international partners as one that meets common needs and 
  32. can "plug in" to almost any rack location in the station's three 
  33. laboratories.  The rack is space station's basic modular unit, a closet-
  34. sized composite structure that houses experiments, station subsystems 
  35. or storage space.
  36.         "Boeing, NASA and our international partners are using 
  37. Skylab and Space Shuttle operational experience to design and build 
  38. the orbiting laboratory," Holder said.  "Because of their spaceflight 
  39. experience, this is the perfect cast of consultants."
  40.         The Skylab 4 crew spent 84 days together in space between 
  41. Nov. 16, 1973 and Feb. 8, 1974.
  42.         "Aboard Skylab, we moved a lot of large, 'heavy' 
  43. experiments," said Carr, working on the tests as a subcontractor to 
  44. Boeing. "We're familiar with how things move in space.
  45.         "We will be comparing our spaceflight experience with the 
  46. tasks performed in the simulator and advising the test conductors on the 
  47. similarity of operations," Carr said.
  48.         Boeing Defense & Space Group is designing and building the 
  49. space station laboratory, living and supply modules, plus connecting 
  50. node structures and selected on-board systems for NASA.  Hardware 
  51. for the orbiting lab is being built right now by Boeing and its nationwide 
  52. subcontractor team, with the first components of the station scheduled 
  53. for launch in less than four years.
  54.         The station will be ready for visiting astronauts to tend 
  55. experiments by the end of 1996.
  56.  
  57.  
  58. SPACE STATION VERIFICATION:  THE 3-D PUZZLE COMES TOGETHER
  59.  
  60.         As if one of the world's largest engineering projects -- involving 
  61. 13 countries and an array of time zones and languages -- isn't 
  62. complicated enough, imagine building a spacecraft in orbit over four 
  63. years, knowing that the first piece must work with the last.  There lies 
  64. one of the greatest space station challenges ? the challenge of 
  65. verification.
  66.         This is the first time NASA will launch a spacecraft packaged 
  67. in pieces.  Space Station Freedom will never be completely assembled 
  68. on the ground as a unit, making verification imperative.  Verification is 
  69. the all-encompassing term used to describe the complicated 
  70. coordination and checkout of hardware and software that will be built at 
  71. various locations around the world.
  72.         This incremental approach of building Freedom is necessary 
  73. because of the station's size and weight.  It will take about 18 Space 
  74. Shuttle flights to lift the elements into space and then assemble them 
  75. using extra-vehicular activity and robots.  Since this has never been 
  76. attempted before, this incremental approach requires coupling classic 
  77. design and verification principles with some futuristic planning to create 
  78. a finished product in space.
  79.         Typically, flight articles designed in the classic sense begin at a 
  80. "breadboard" or "brassboard" phase, where designs aim only to fulfill a 
  81. function.  Breadboard models answer the question, "Does it work?"  At 
  82. the next phase, engineering models (or prototypes) are designed 
  83. which integrate function, form and fit.  Form is the article's shape, and 
  84. fit is the article's ability to fit into an assigned space.  From there, flight 
  85. hardware-like models are built to simulate the article's function.  These 
  86. models are true to form and fit and are built with the actual materials 
  87. intended for the actual station.
  88.         At this point, the qualification model is tested for its ability to 
  89. perform in the launch and the space environment.  It is pushed to the 
  90. limits of both environmental and functional capabilities, and every 
  91. possible scenario is created to challenge the qualification model.  If the 
  92. model survives the qualification test, the design is approved for flight.  
  93. In past missions, a flight unit was fully assembled and tested on the 
  94. ground before launch.  This marks the critical difference between Space 
  95. Station Freedom and any other spacecraft ever built.
  96.         For Space Station Freedom, the Integrated Systems 
  97. Preliminary Design Review, held in November of 1990, initiated the 
  98. process of creating bread-and-brassboard designs and engineering 
  99. models for the station.  Designs for the first six elements, which 
  100. comprise the man-tended configuration, next will be reviewed at the 
  101. critical design review, scheduled for the spring of 1993.  
  102. Simultaneously, the next five elements, comprising a portion of the 
  103. permanently manned configuration, will undergo preliminary design 
  104. review.  Qualification models will then be built by the program's 
  105. contractors and tested.  At design certification reviews, scheduled 
  106. throughout 1995, the results of the qualification tests will be reviewed to 
  107. certify the design of the man-tended phase.  The permanent occupation 
  108. design certification process will be done incrementally as each 
  109. subsequent piece is qualified throughout Freedom's construction.
  110.         Flight acceptance tests for each element will be conducted 
  111. prior to the delivery of each element to Kennedy Space Center for 
  112. launch preparation.  Flight acceptance tests will verify the 
  113. manufacturing and assembly of each element.  This is less demanding 
  114. than the qualification tests, intended only to stress the design.
  115.         This complex arrangement of designs and tests, however, 
  116. cannot be applied to Space Station Freedom in the classical sense.  
  117. Since Freedom is being designed by an international team, built on 
  118. Earth piece by piece and assembled in space over four years, a tailored 
  119. approach is needed.  To date, no other space system has required a 
  120. verification system adaptable to these dynamics.  NASA will achieve 
  121. the intent of the classical process and deliver a station to space which 
  122. has been tested incrementally to guarantee the success of the whole.  
  123. While the design facilitates verification at the element level (elements 
  124. such as truss segments, nodes and pressurized modules can be tested 
  125. prior to launch), the success of the integrated system will be determined 
  126. by verification between 1995 and 1999.
  127.         While the space station will never be completely assembled on 
  128. the ground, it is essential that the first six sections fit and function 
  129. together on the ground before launch.  To accomplish this and hold the 
  130. launch schedule, a detailed plan was developed to ensure that all 
  131. connections will be tested in their flight configuration on the ground.  
  132. As experience is gained, those connections will be tested while mated to 
  133. qualification hardware or specially designed test equipment.
  134.         What can't be tested, however, is the difference between the 
  135. Earth and space environments.  Knowing how two elements merge and 
  136. interact on the ground differs from the near zero-G environment where 
  137. this facility will function.  No simulator on Earth can give life-like zero-
  138. G conditions.
  139.         Early in the development process, technical phenomena, 
  140. needing zero-G verification, were identified and flight tests aboard the 
  141. Space Shuttle were developed.  For these tests, prototype versions of 
  142. the space station equipment are simulated in a flight environment 
  143. aboard a Shuttle.  This testing verifies the design features and 
  144. operations protocol that will ultimately fly on Freedom.  For example, a 
  145. process particularly sensitive to the absence of gravity is the separation 
  146. of liquid and gas phases of a fluid.  This is critical in the pumps and heat 
  147. transfer devices primarily found in the thermal control system and in 
  148. the environmental control and life support system of the space station.
  149.         Verifying the integrated systems (such as the data 
  150. management systems, electrical power systems, thermal control 
  151. systems, audio/visual systems, etc.) as they span the entire 18-step 
  152. space station assembly ? and verifying their functions at each step along 
  153. the way ? presents a major challenge.  This problem is being tackled by 
  154. distributed system architects.  These architects are responsible for the 
  155. verification of each of the systems previously mentioned.  Because 
  156. these systems are provided by more than one developer, the distributed 
  157. system architect must use a variety of tools to accomplish this 
  158. verification.  System test beds -- laboratories in which the function of a 
  159. major portion of the system is replicated -- have been created, but are 
  160. limited by what's contained in the end-to-end systems.  The distributed 
  161. system architect must determine how much of the end-to-end system 
  162. must be included in the test bed, how much can be accomplished by 
  163. interface verification and what must be done at other sites to provide 
  164. the comprehensive verification program required for each system.
  165.         This only completes half of the functional verification process.  
  166. The other half consists of verifying the system-to-system interactions, 
  167. such as how the data management system interacts with the thermal 
  168. control system.  Where these interactions are physical, they will be 
  169. treated as part of the element verification process or as part of the 
  170. demonstration of flight-to-flight connections.  Where these interactions 
  171. are functional (electronic or driven by software), they will be verified in 
  172. the Central Avionics Facility or the Central Software Facility.  These 
  173. facilities are being developed at the Johnson Space Center.
  174.         Prototypes of the electronic processors, their connecting data 
  175. bases and the sensors and effectors they interact with will be arranged 
  176. in an electronic replication of the flight configuration and will be tested 
  177. using flight software.
  178.         Once the flight elements are delivered to the launch site at the 
  179. Kennedy Space Center in Florida, they will undergo four to six months 
  180. of additional testing.  Kennedy is responsible for conducting 
  181. independent tests to demonstrate the interface integrity and the 
  182. functionality of each delivered element.  The first two launches of the 
  183. space station comprises the first active configuration of the vehicle, so 
  184. they will be assembled and tested at Kennedy Space Center before 
  185. launch.
  186.  
  187.  
  188. AMES RESEARCHERS STUDY 'GRAVITY' OF BED REST
  189.  
  190.         Scientists at NASA's Ames Research Center are investigating 
  191. the importance of gravity to life on Earth.  They also are studying if 
  192. intermittent exposure to gravity may, as a last resort, help keep future 
  193. space explorers healthy.
  194.         Volunteers in a recently completed study were confined to bed 
  195. 24 hours a day in the head-down position used to induce the physical 
  196. changes associated with exposure to the microgravity of space.  Results 
  197. of the study indicated that these volunteers could avoid the changes 
  198. simply by standing quietly for 15 minutes each hour over a 16-hour 
  199. period.  Standing two hours a day (15 minutes each hour over an eight-
  200. hour period), or walking at 3 mph, were almost as effective, according 
  201. to Dr. Joan Vernikos, the study's principal investigator and acting chief 
  202. of Ames' Life Science Division.
  203.         "The question we must answer is both practical and basic:  
  204. How much gravity, how often and for how long?" Vernikos said.  "We 
  205. must know whether humans need gravity 24 hours a day to remain 
  206. healthy."
  207.         "If intermittent gravity, which can be provided by an on-board 
  208. centrifuge, is sufficient, we may not need a permanently rotating 
  209. spacecraft to produce a constant gravity force," she said.  
  210.         The practical implications of this may be significant, as a 
  211. rotating spacecraft presents serious design, financial and operational 
  212. challenges.  On a basic level, Vernikos said, this and future studies can 
  213. help explain gravity's role in the development of life on Earth and 
  214. human physiology.
  215.         In a series of five 6-day experiments conducted over 8 months 
  216. with the same male volunteers, the team of investigators compared the 
  217. effects of gravity's head-to-toe "pull" with and without activity.  All the 
  218. volunteers spent four days in bed, with a six-degree head-down tilt.  
  219. They remained in bed throughout one of the tests.  In others they 
  220. remained in bed except for either standing quietly by the bed or walking 
  221. at 3 mph for two or four hours a day in 15-minute segments.
  222.         Vernikos said the results showed the four-day head-down bed 
  223. rest model to be an excellent simulation of many of the early physical 
  224. responses to the microgravity of space.  Changes found in astronauts in 
  225. space -- including reduced blood volume, fluid and sodium loss, 
  226. decreased aerobic performance and a tendency to faint upon standing 
  227. after return to Earth -- also were seen in the bed rest volunteers.  She 
  228. said changes begin within hours after the volunteers go "head-down" 
  229. and continue to develop through the next several days.
  230.         Vernikos said this study is only the beginning.  She and her 
  231. collaborators plan to conduct similar tests using the large centrifuge at 
  232. Ames.  By having healthy volunteers exercise on a treadmill on the 
  233. centrifuge, Ames investigators "hope to determine whether exercising 
  234. under increased gravitational forces will decrease the amount of time 
  235. required to maintain health and fitness," she said.
  236.         By spinning at various speeds, the centrifuge produces forces 
  237. that exceed the normal gravity force on Earth.  Some scientists believe 
  238. that exercise at such increased gravitational forces may further reduce 
  239. the daily minimum exposure time needed to prevent the effects of 
  240. simulated and actual microgravity.
  241.  
  242.  
  243. NASA STUDIES TEAM PERFORMANCE IN 30-DAY UNDERSEA MISSION
  244.  
  245.         The Florida Keys may not seem as distant as the Moon, but 
  246. for three men during a 30-day period, it might as well have been.
  247.         During "La Chalupa 30," sponsored by the Marine Resources 
  248. Development Foundation (MRDF) of Key Largo, Florida, three men 
  249. conducted investigations in an underwater habitat without any direct 
  250. outside human contact for 30 days, giving the Behavior and 
  251. Performance Laboratory at NASA's Johnson Space Center, Houston, 
  252. the opportunity to study team performance as part of its continuing 
  253. investigation to identify pertinent psychological issues for long duration 
  254. space flight.
  255.         Two of the aquanauts surfaced in early June, and one decided 
  256. to extend his stay.  NASA will be working with the three aquanauts to 
  257. learn how they coped with their isolation.
  258.         At present, NASA employs passive studies to develop its 
  259. knowledge base on long-term team performance and human behavior, 
  260. such as talking to crew members of existing remote facilities, including 
  261. polar expeditions.  Those studies, however, have progressed to the 
  262. point at which researchers are ready to test improved behavioral 
  263. collection methods, said Dr. Al Holland, Head of the Behavior and 
  264. Performance Laboratory.
  265.         "The mission will serve as an environment that is analogous to 
  266. future extended space missions on the Shuttle or Space Station 
  267. Freedom," Holland said.  "This project is primarily a testbed for field 
  268. data collection methods and procedures."
  269.         The information collected will assist investigators in 
  270. conducting further studies in field environments which are of longer 
  271. duration and possibly in more remote areas."
  272.         The three aquanauts lived and worked in the undersea 
  273. laboratory with regular excursions into the lagoon to perform the in-the-
  274. water portion of their marine research projects ? an analog to 
  275. extravehicular activity during space flight.  They were in contact with 
  276. surface crews via voice and video links, but no direct contact occurred 
  277. during the test.
  278.         The behavioral investigations addressed three primary areas 
  279. pertinent to extended missions in confined environments:  individual 
  280. health and well-being, work, team maintenance and data collection 
  281. methods.
  282.         Tests looking at individual health and well-being include 
  283. studies of sleep, cognitive functioning and stress, while those focusing 
  284. on team maintenance will collect individuals' perceptions on the state of 
  285. the team's functioning, communication, leadership and social climate.  
  286. Perceptions of work organization also were collected and investigations 
  287. of methodology will help investigators evaluate the different ways of 
  288. collecting behavioral information from people in remote environments.
  289.         MRDF is providing the 3,300-cubic-foot underwater habitat, 
  290. originally named La Chalupa.  Formerly a research station operating off 
  291. the coast of Puerto Rico, the facility has been used as a commercial 
  292. undersea lodge since 1986.
  293.  
  294.  
  295. 48TH SHUTTLE MISSION TO BE LONGEST, FOCUS ON WEIGHTLESSNESS
  296.  
  297.         The longest flight ever for a Space Shuttle and around-the-
  298. clock investigations of the effects of weightlessness on plants, humans 
  299. and materials will highlight the next Shuttle Columbia mission, STS-50.
  300.         Much of the data collected on this flight will be useful to Space 
  301. Station Freedom planners, and one of the mission specialists aboard 
  302. this flight is on the Space Station Freedom experiments planning group.
  303.         The crew will perform several ongoing medical investigations 
  304. during the flight, research that aims at counteracting the effects of 
  305. prolonged exposure to weightlessness on the human physique.
  306.         The crew also will be testing a stabilized ergometer bicycle.  
  307. The stabilizers, designed by Lockheed, are necessary to provide 'quiet' 
  308. exercise equipment so vibrations do not interfere with ongoing 
  309. microgravity experiments.
  310.         The 48th flight of a Space Shuttle and the 12th flight of 
  311. Columbia, carrying the U.S. Microgravity Laboratory-1 (USML-1), is 
  312. planned for launch June 25.  Details of the mission will be highlighted 
  313. in the August edition of Station Break.
  314.         The mission is scheduled to last 12 days, 20 hours and 28 
  315. minutes, with landing planned at Edwards Air Force Base, Calif.
  316.         USML-1 includes 31 experiments ranging from manufacturing 
  317. crystals for possible semiconductor use to the behavior of weightless 
  318. fluids.  In addition, STS-50 will carry the Investigations into a Polymer 
  319. Membrane Processing experiment, an experiment in manufacturing 
  320. polymers, used as filters in many terrestrial industries, and the Space 
  321. Shuttle Amateur Radio Experiment-II, an experiment that allows crew 
  322. members to contact ham radio operators worldwide and conduct 
  323. question-and-answer sessions with various schools.
  324.         Columbia is currently the only Shuttle capable of a 13-day 
  325. flight and will carry the necessary additional hydrogen and oxygen 
  326. supplies on a pallet in the cargo bay.  New systems for removing carbon 
  327. dioxide from the crew cabin, for containing waste and for increased 
  328. stowage of food and crew equipment also have been added.
  329.  
  330.  
  331. AUTOMATED MODEL-BASED DIAGNOSIS KEEPS AN EYE ON ECLSS
  332.  
  333.         On orbit in Space Station Freedom, a component in the 
  334. Carbon Dioxide Removal Assembly (CDRA) fails.  The temperature in 
  335. one of the assembly's desiccant beds, which remove moisture from the 
  336. air, starts rising, causing a decrease in the assembly's efficiency.  A 
  337. temperature sensor triggers an alarm.  Operation switches to a backup 
  338. CDRA, and normal operation returns.  On the ground, mission 
  339. controllers want to know what caused the problem.  Which CDRA 
  340. component has failed?  Ground-based computers immediately run 
  341. diagnostic programs, which run quickly, but suggest nearly a dozen 
  342. possible explanations.  The mission controllers narrow the field down to 
  343. two suspects, both of which lie upstream of the desiccant bed.  How do 
  344. they determine which one it is?
  345.         When equipment fails, it usually has some set of symptoms.  
  346. The symptoms of the actual problem may be similar to those of other 
  347. possible failures.  Initially, an engineer will consider all possible causes 
  348. of the failure.  Each possibility can cover dozens of individual 
  349. components.  Some of these causes are rejected on fairly simple criteria.  
  350. For instance, there may be no connection between a particular suspect 
  351. and some of the sensors which triggered an alarm.  Or the engineer may 
  352. reason that, if a particular component had failed, other sensors also 
  353. should have triggered alarms.   If they didn't, the component must not 
  354. have failed.  These are associative methods.  They associate a failure 
  355. with a characteristic pattern of alarms.  They can be used to rapidly 
  356. eliminate many incorrect hypotheses.  But they may leave too many 
  357. remaining possibilities.
  358.         The mission controllers then decide to consult a new tool on 
  359. the computer, one that performs automated model-based diagnosis.  
  360. The tool runs a computer simulation of both possible failures. Either 
  361. could lead to an over-temperature in the desiccant bed, but each one 
  362. has a distinct time profile; some have slight but distinctive effects on 
  363. other sensors.  The simulations are compared to the log of the sensor 
  364. data.  The computer performs a differential diagnosis; that is, it selects 
  365. one explanation as more sound, when several are fairly plausible.  The 
  366. simulation of the actual fault matches the logs closely, the other 
  367. possible fault does not.  The mission controllers then identify the failed 
  368. component and issue a maintenance action for the crew to fix it.
  369.         Such automated model-based diagnosis has been used for 
  370. some time in building diagnostic programs for digital electronics.  
  371. NASA has led the way in research and development which adapts this 
  372. approach to continuous systems, such as those involving fluid and heat 
  373. flows.  This technology is being applied to Space Station Freedom in a 
  374. project called the Environmental Control and Life Support System -- 
  375. Advanced Automation Project (ECLSS AAP).  The work is led by 
  376. Marshall Space Flight Center's Information & Electronic Systems 
  377. Laboratory.  As reported in the May issue, the same technical approach 
  378. is being applied by researchers at the Johnson Space Center to the 
  379. Space Station's Thermal Control System.
  380.         The project has developed a diagnostic model of the ECLSS 
  381. Carbon Dioxide Removal Assembly.  Current work focuses on 
  382. connecting this model to actual CDRA equipment in the ECLSS 
  383. system testbed at Marshall.  When in place, the project will help 
  384. diagnose equipment failures in the testbed, as well as give engineers a 
  385. useful, real-time view of the testbed data.  Lessons learned will guide 
  386. the deployment of automated model-based diagnosis into the ground 
  387. support environment for Space Station Freedom.
  388.         Automated model-based diagnosis draws on recent 
  389. developments in process control.  Sensor information is compared to 
  390. the output of a model, shown below.  Discrepancies from the 
  391. comparison guide the search for suspect faults.  The model is used to 
  392. test the hypotheses by sifting through alternative explanations using 
  393. both numerical reasoning (e.g., solving equations to determine the value 
  394. of a continuous variable such as temperature) and symbolic reasoning 
  395. (using logic that does not require numerical calculation, e.g., if there is 
  396. no flow, then the valve must be closed).
  397.         The Advanced Automation Project will provide faster and 
  398. more reliable diagnosis of ECLSS equipment failures and performance 
  399. trends.  In the near term, this will speed testing and ease interpretation 
  400. of testbed equipment data.  When the Space Station is in orbit, it will 
  401. reduce the demand for crew monitoring of systems and it will improve 
  402. the efforts of mission controllers monitoring the health and safety of 
  403. Space Station Freedom's environment.
  404.         For information contact:  Amy Cardno, Code EB-42, NASA, 
  405. Marshall Space Flight Center, AL  35812 (205) 544-3039 or Mark 
  406. Gersh, Code MT, Space Station Engineering, NASA, Washington, DC  
  407. 20546 (202) 453-1895.
  408.  
  409.  
  410. INTELLIGENT ASSISTANCE IN SENSOR PLACEMENT
  411.  
  412.         As the complexity of spacecraft increases, more and more 
  413. sensors are required to properly monitor the condition and performance 
  414. of the spacecraft's systems.  As system complexities increase, the 
  415. number of potential faults within a system and the interactions among 
  416. systems increase rapidly.  Ensuring that a necessary and sufficient 
  417. number and type of sensors are appropriately located within the 
  418. spacecraft's systems becomes an increasingly difficult and costly job.
  419.         One solution is to simply add more sensors at every 
  420. conceivable location that may contribute to monitoring and control of 
  421. the spacecraft.  However, this approach is not acceptable for a space 
  422. system, particularly one as large and complicated as Space Station 
  423. Freedom.  Because of the expense of launching payloads into orbit, 
  424. tight constraints are placed on weight and volume.  This in turn, places 
  425. limitations on the final power, databus, computing, telemetry, and other 
  426. spacecraft resources.  Each additional sensor places more demands on 
  427. these resources, and Space Station Freedom has only a finite amount of 
  428. resources.  The designers of Freedom must be able to identify the 
  429. minimum number of sensors, placed to gather the most effective data 
  430. necessary for the safe and efficient operation of Space Station Freedom.
  431.         Researchers in the Jet Propulsion Laboratory's Advanced 
  432. Information Systems Section are developing software to provide 
  433. intelligent assistance to engineers for evaluating sensor placements.  
  434. This technology is being applied to Space Station Freedom in a project 
  435. called Environmental Control and Life Support System ?Predictive 
  436. Monitoring (ECLSS PM).  This project focuses on automatic evaluation 
  437. of proposed sensor placements by using a model of the target system to 
  438. evaluate how well the set of sensors meet monitoring and diagnosis 
  439. requirements.  This approach can also be used to recommend 
  440. placement of a set of sensors.
  441.         The overall sensor placement approach uses artificial 
  442. intelligence techniques based on model-based reasoning and machine 
  443. learning.  A functional model of the target system is used to identify 
  444. monitoring situations of interest and to determine the consequences of 
  445. faults.  Machine learning techniques are then used to automatically 
  446. analyze data to form rules for monitoring and diagnosis.  A rule might 
  447. be of the form, "If Sensor 1 reads over 50 and Sensor 3 reads between 
  448. 4.5 and 4.75 then conclude that Fault 5 has occurred."  Once a 
  449. candidate set of rules has been selected, optimization techniques are 
  450. used to select a subset of the rules (and hence sensors) for system 
  451. monitoring and diagnosis.
  452.         These techniques are currently being applied to the water-
  453. related functions of the Environmental Control and Life Support 
  454. System (ECLSS) of Space Station Freedom.  The principal focus has 
  455. been the Potable Water Processor subsystem, which provides water 
  456. sterilization and filtration capability on board Space Station Freedom.  
  457. Current testing of this approach is based upon preliminary fault models 
  458. derived from discussions with ECLSS Test Engineers at the Marshall 
  459. Space Flight Center.  Future extensions of this work include coverage 
  460. of additional water-related subsystems and development of sensor and 
  461. process noise models to better understand how well a sensor may 
  462. diagnose a specific fault.
  463.         As system complexity increases, it becomes more difficult to 
  464. ensure adequate sensing within resource constraints.  The ECLSS 
  465. Predictive Monitoring task will enable design of more easily monitored 
  466. and diagnosable systems for Space Station Freedom while reducing the 
  467. number of required sensors and their associated costs.  Reducing the 
  468. number of sensors makes more resources available for other uses.  The 
  469. intelligent selection and location of sensors will increase the efficiency 
  470. of operations by reducing the demands on ground-based personnel 
  471. while improving fault detection, isolation and recovery capabilities.
  472.  
  473.  
  474. MAINTAINING SPACE STATION FREEDOM'S ENVIRONMENTAL SYSTEMS
  475.  
  476.         Have you ever wondered how NASA's engineers and scientists 
  477. can diagnose and correct the problems of Earth-orbiting and planetary 
  478. spacecraft from the ground?  Well, it may seem like magic to some, but 
  479. it requires state-of-the-art engineering and a lot of hard work.
  480.         Spacecraft are designed and built with many different types of 
  481. sensors incorporated into the various subsystems and science 
  482. instruments in order to monitor the condition and performance of the 
  483. spacecraft.  Sensors are the eyes and ears of engineers on the ground.  
  484. While most spacecraft telemetry consists of science data, a good 
  485. portion of it is data from the various sensors monitoring the spacecraft's 
  486. condition.
  487.         Space Station Freedom will be the largest, most complex, and 
  488. most sophisticated spacecraft ever to be placed in orbit.  It will have 
  489. thousands of sensors monitoring the performance of its various 
  490. systems.  A large portion of its operating cost will be associated with 
  491. the hours of labor required to keep it operating safely and efficiently.
  492.         The Marshall Space Flight Center and the Jet Propulsion 
  493. Laboratory (JPL) are conducting research to improve the engineer's 
  494. ability to perform faults detection, isolation, and recovery (FDIR) for 
  495. the station's Environmental Control and Life Support System.
  496.  
  497.  
  498. LEARN ABOUT RESEARCH OPPORTUNITIES ON SPACE STATION FREEDOM
  499.  
  500. Attend the Space Station Utilization Conference August 3-6, 1992, Von 
  501. Braun Civic Center, Huntsville, Alabama.  For information call (800) 
  502. 448-4031.
  503.  
  504.