NASA的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)文件中的一些電氣工程事故

美國宇航局最近在國際空間站上的失誤是由于一個(gè)基本的工程錯(cuò)誤。

基本的工程錯(cuò)誤不是留給學(xué)生的。世界上一些最有成就的電氣工程師為 NASA 工作——有時(shí)他們會(huì)犯一些簡單的錯(cuò)誤。以下是 NASA 的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)計(jì)劃中的三個(gè)故事。

學(xué)習(xí)如何組裝基本的電子電路是每個(gè)新興電氣工程師都會(huì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。最難理解的一些概念包括組件極性、審查測試程序和防止靜電放電。在電氣工程師的學(xué)術(shù)生涯中，至少會(huì)發(fā)生一次錯(cuò)誤——至少一次——在項(xiàng)目板上組裝測試電路時(shí)，其中一個(gè)核心課程會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

至少我們相處得很好。美國國家航空航天局在他們所謂的“經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)計(jì)劃”中保留了一個(gè)在線存儲(chǔ)庫。所有人都可以看到，那里有一系列條目，詳細(xì)說明了由反向電容器和靜電放電等錯(cuò)誤引起的問題。這些微不足道的問題可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的失敗，從而導(dǎo)致?lián)p失巨額資金并破壞緊張的日程安排。

以下是 NASA 的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)文件中的一些電氣工程事故。

CALIPSO雪崩光電二極管探測器組件上的反向電容器極性

云氣溶膠激光雷達(dá)和紅外探路衛(wèi)星觀測 (CALIPSO) 衛(wèi)星是 NASA 和 CNES（法國國家航天局）的聯(lián)合項(xiàng)目。它具備測量和收集地球氣候數(shù)據(jù)的能力。特別是，CALIPSO 監(jiān)測大氣中的云和氣溶膠，幫助科學(xué)家確定它們在地球天氣和氣候的整體調(diào)節(jié)中所起的作用。

NASA 的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)存儲(chǔ)庫中的此條目來自 2006 年 7 月 30 日。在熱/真空測試期間，像反向電容器這樣簡單的事情導(dǎo)致 CALIPSO 的雪崩光電二極管探測器組件出現(xiàn)故障。該錯(cuò)誤可追溯到設(shè)計(jì)圖紙，該圖紙表明鉭電容器的極性錯(cuò)誤。

鉭電容器是一種電解電容器，它取決于極性以獲得適當(dāng)?shù)男阅?。圖片由 caperguide.com提供。

該錯(cuò)誤導(dǎo)致了有效載荷的拆卸、APD 探測器的拆除以及因解體而造成的一些損壞的修復(fù)。當(dāng)有效載荷重新集成和校準(zhǔn)時(shí)，一些資格測試被跳過，以幫助最大限度地減少對進(jìn)度和成本的影響。

在經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)筆記中，建議僅在某些情況下使用極化電容器，因?yàn)楫?dāng)反向偏置不正確時(shí)，組件的壽命會(huì)縮短。應(yīng)將所有具有極性的組件編入目錄，以幫助進(jìn)行質(zhì)量保證跟蹤和檢查。

Magellan 電源控制單元上的反向電壓極性

麥哲倫宇宙飛船于 1989 年由美國宇航局****，作為探測金星表面并測量其引力場的探測器。

在航天器完成之前，美國宇航局的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)檔案中的一個(gè)條目詳細(xì)介紹了一名工程師在下班后在沒有適當(dāng)測試協(xié)議的情況下對麥哲倫動(dòng)力控制單元進(jìn)行測試。如果沒有質(zhì)量保證概述或測試程序，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤并在設(shè)備上施加反向電壓。

電源控制單元是許多航天器系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，錯(cuò)誤導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷和電路損壞。最終，維修工作對航天器的****時(shí)間表沒有任何影響。

在經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)筆記中，有一條評論指出，在所有飛行硬件的測試過程中，應(yīng)有足夠的人員在場，并概述適當(dāng)?shù)臏y試程序和質(zhì)量保證概述。

靜電放電：對硬件的威脅

在 NASA 的“經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)”檔案中的這個(gè)條目中，提出了一般性建議，即在 NASA 的“設(shè)計(jì)和測試可靠性首選實(shí)踐”文檔中考慮靜電放電對硬件造成的威脅和減輕損害。該條目列出了未能防止 ESD 導(dǎo)致或可能導(dǎo)致硬件損壞的各種示例。

在一個(gè)案例中，一條被拖過地板的接地帶與電源插座接觸，在火星探測車測試期間產(chǎn)生火花并熔化接地帶和電源連接器。教訓(xùn)是要求供應(yīng)商使用正確的 ESD 處理程序。

靜電放電損害放大。圖片由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提供。

在另一個(gè)條目中，ESD 被確定為分立電容器積聚殘余電荷的原因。這導(dǎo)致集成電路損壞，并最終導(dǎo)致故障。建議學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)是，測試程序應(yīng)包括檢查組件的剩余電荷和從存儲(chǔ)到安裝的短路電容器，以幫助緩解此問題。

所以，你看，新秀失誤并不僅僅留給新秀。有時(shí)，基本的教訓(xùn)會(huì)從裂縫中溜走并造成大問題

審核編輯 ：李倩