COPYRIGHT: ESA-S. Uznański-Wiśniewski
Im Rahmen des Projekts wurde eine neue, handelsübliche Hardware von Svantek erfolgreich getestet. Dabei wurden die Zuverlässigkeit, die verbesserte Benutzerfreundlichkeit und die nahtlose Datenintegration bestätigt, was den Weg für den Einsatz bei künftigen Deep-Space-Missionen wie dem Lunar Gateway ebnete.
Die Technologiedemonstration führte zu fünf klaren und bedeutenden Ergebnissen, die das System der nächsten Generation für künftige Weltraummissionen validieren.
Die neue Svantek-Hardware erwies sich als äußerst zuverlässig und robust und zeigte keine signifikanten Leistungseinbußen durch die ISS-Umgebung.
Das SV 104A-Dosimeter bietet eine überragende Benutzerfreundlichkeit. Die Astronauten finden es deutlich komfortabler, weniger aufdringlich und einfacher zu bedienen als das alte SV 102A+-System.
Die drahtlose Datenübertragung über Bluetooth wurde erfolgreich demonstriert, was den Datenmanagement-Workflow vereinfacht und die Integration in moderne Plattformen wie die EveryWear-App ermöglicht.
Die Einbeziehung eines Schwingungssensors ist ein entscheidender Vorteil, der es ermöglicht, unerwünschte Daten auszuschließen und die Zuverlässigkeit der Lärmexpositionsberechnungen in der Mikrogravitation zu verbessern.
Das Projekt validiert die kommerzielle Hardware als praktikable und überlegene Alternative für zukünftige Akustiküberwachungssysteme für die Gesundheit und Leistung der Besatzung auf Missionen wie Gateway.
In den beengten Lebensräumen des Weltraums ist eine robuste akustische Überwachung kein Luxus, sondern eine strategische Notwendigkeit für die Gesundheit der Besatzung und die Sicherheit der Mission. Hohe Lärmpegel stellen ein erhebliches Risiko dar, da sie die wichtige Kommunikation stören, Sicherheitsalarme maskieren und zu langfristigen Gesundheitsproblemen wie Lärmschwerhörigkeit beitragen. Da die Besatzungsmitglieder nicht einfach von einer Lärmquelle weggehen können, ist eine kontinuierliche und genaue Überwachung unerlässlich, um diese Gefahren zu mindern.
Die Systeme für dieGesundheit und Leistungsfähigkeit der Besatzung (Crew Health and Performance – CHP) sind so konzipiert, dass sie diese Stressfaktoren in vier Funktionsbereichen bewältigen: Medizinische Fähigkeiten, Gegenmaßnahmen, Verhaltens- und Umweltgesundheit. Innerhalb dieses Rahmens ist die akustische Überwachung eine entscheidende Komponente der Umweltgesundheit, die sicherstellt, dass der Schallpegel unter den festgelegten Sicherheitsgrenzen bleibt, um sowohl die unmittelbare operative Effizienz als auch das langfristige Wohlbefinden der Astronauten zu gewährleisten.
Während sich das zweikanalige Lärmdosimeter SV 102A+ von Svantek als Instrument auf der ISS bewährt hat, erfordert das kommende Gateway-Programm eine fortschrittlichere Lösung. Das alte System hat zwei entscheidende Nachteile: Kleinere und leichtere Alternativen bieten jetzt eine weniger auffällige Option für die Personendosimetrie, und das SV102A+ basiert auf einer proprietären Software, die die Integration in moderne, offene Datensysteme wie die CNES-Software EveryWear“ erschwert – ein Eckpfeiler des geplanten CHP-Systems für Gateway.
Dieser eindeutige Bedarf an einem aktualisierten System führte direkt zur Entwicklung und In-Orbit-Validierung einer neuen, stärker integrierten akustischen Überwachungsfunktion.
Die ISS-Technologie-Demonstration für drahtlose Akustik sollte ein neues, integriertes KWK-Schallüberwachungssystem auf der Grundlage moderner Hardware präsentieren. Im Rahmen des Projekts wurden zwei neue Svantek-Geräte vorgestellt: der kompakte SV 971A für die Festbereich-Schallüberwachung und das kleine, unauffällige Personendosimeter SV 104A, das von der Besatzung getragen wird. Der Hauptzweck der Demonstration bestand darin, die Leistung, die Benutzerfreundlichkeit und die Datenintegrationsfähigkeiten dieser neuen Hardware in der einzigartigen Mikrogravitationsumgebung der ISS zu validieren und einen direkten Vergleich mit dem Altsystem zu ermöglichen.
SV 971A
Schallpegelmessgerät der Klasse 1 in einer Raumstation
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SV 104A
Lärmdosimeter im Einsatz an Bord einer Raumstation
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Demonstration der Datenerfassung: Das erste Ziel bestand darin, die grundlegende Funktionalität der Hardware im Weltraum zu validieren. Dazu gehörte die Bestätigung, dass der am Körper getragene SV 104A die persönliche Lärmexposition eines Astronauten genau messen kann und dass der fest installierte SV971A die akustische Umgebung im Columbus-Modul effektiv überwachen kann.
Überprüfen Sie die Datenübertragung: Ein wesentlicher Vorteil des neuen Systems ist seine drahtlose Konnektivität. Ziel war es, die erfolgreiche Übertragung akustischer Daten über Bluetooth von beiden Geräten an die EveryWear-Software auf einem ISS-iPad zu bestätigen und die Kompatibilität mit künftigen Datenarchitekturen zu beweisen.
Bewertung der Benutzerfreundlichkeit: Hardware ist nur dann effektiv, wenn die Besatzung sie benutzen kann, ohne dass sie zur Last wird. Dieses Ziel konzentrierte sich auf die Dokumentation der Erfahrungen der Astronauten mit dem neuen, am Körper getragenen SV 104A und verglich dessen Komfort, Unauffälligkeit und Benutzerfreundlichkeit direkt mit dem alten SV102A+ Dosimeter.
Bestätigen Sie die Datenqualität: Letztlich müssen die Daten zuverlässig sein. Letztlich sollte sichergestellt werden, dass die von den neuen Instrumenten erfassten akustischen Messungen den strengen Qualitätsstandards entsprechen, die von den Experten für operative Raumfahrtmedizin für die Überwachung der Gesundheit der Besatzung gefordert werden.
An dem Experiment nahmen zwei Astronauten teil, die jeweils zwei verschiedene 24-Stunden-Läufe durchführten, um umfassende und vergleichbare Daten zu sammeln. Um die Privatsphäre der Besatzung und die Integrität der Daten zu gewährleisten, wurden die Geräte mit einer Firmware-Sperre konfiguriert, die die Audioaufnahmefunktion vollständig deaktivierte, so dass es unmöglich war, Tonaufnahmen zu machen. Der erfolgreiche Abschluss dieses sorgfältig strukturierten Experiments lieferte eine Fülle von Rückmeldungen über die realen Erfahrungen der Besatzung mit dem neuen System.
Neben der reinen technischen Leistung hängt der Erfolg neuer Raumfahrthardware stark vom Feedback der Astronauten ab. Faktoren wie Komfort, Benutzerfreundlichkeit und geringe Arbeitsbelastung sind entscheidend dafür, dass sich ein Gerät nahtlos in den anspruchsvollen Tagesablauf eines ISS-Besatzungsmitglieds einfügt. Das qualitative und quantitative Feedback aus den detaillierten NASA-TLX-Fragebögen, die von der Besatzung ausgefüllt wurden, lieferte ein klares und entscheidendes Urteil.
Das Feedback für das neue Personendosimeter SV 104A war überwältigend positiv. Beide teilnehmenden Astronauten berichteten von sehr geringen mentalen, physischen und zeitlichen Anforderungen bei der Verwendung des Geräts, was darauf hindeutet, dass es ihre normalen Aktivitäten nicht beeinträchtigt. Das Frustrationsniveau wurde als extrem niedrig eingestuft, was auf eine reibungslose und intuitive Benutzerinteraktion hindeutet. Vor allem aber bewerteten die Astronauten das Gerät als sehr komfortabel, selbst wenn sie es über längere Zeiträume von 24 Stunden und im Schlaf trugen.
Im direkten Vergleich mit dem alten SV 102A+ Dosimeter war das neue SV 104A in allen wichtigen ergonomischen und benutzerfreundlichen Kriterien der klare Favorit. Auch der stationäre SV971A-Bereichsmonitor schnitt bei der Beurteilung durch das Personal gut ab und erhielt positive Bewertungen für seine einfache Montage, die Sicherheit seiner Installation und seine einfache, unkomplizierte Bedienung.
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Um für den Weltraumflug zertifiziert zu werden, müssen empfindliche wissenschaftliche Geräte nachweisen, dass ihre messtechnische Genauigkeit durch den Start, den Betrieb und die Rückkehr nicht beeinträchtigt wird. Ein strenger Kalibrierprozess vor und nach dem Flug wurde in einem akkreditierten Labor durchgeführt, um mögliche Auswirkungen der akustischen Umgebung im Weltraum auf die Instrumente zu quantifizieren.
Sowohl die Schallpegelmessgeräte SV 971A als auch die persönlichen Lärmdosimeter SV 104A wurden zwei vollständigen Kalibrierungen unterzogen: eine im Januar 2025 vor der Mission und eine zweite im September 2025 nach ihrer Rückkehr von der ISS. Die Tests wurden in einem nach PN-EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Labor nach international anerkannten Normen durchgeführt – EN 61672-3 für Schallpegelmessgeräte und EN 61252 für Personendosimeter. Die umfassende Analyse bestätigte, dass die Geräte den harten Bedingungen des Weltraumflugs ohne nennenswerte Leistungseinbußen standhalten.
Nachdem die Stabilität der Geräte bewiesen war, wurden in einem letzten Schritt die wichtigen akustischen Daten ausgewertet, die sie in der Umlaufbahn gesammelt hatten.
| Anforderung | Parameter | SV 102A+ (Astronaut 2) | SV 102A+ (Astronaut 1) | SV 104A (Astronaut 2) | SV 104A (Astronaut 1) | SV 971A (Astronaut 2) | SV971A (Astronaut 1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| < 70 dBA | LAeq,24h | 66.66 | 72.20 | 71.78 | 76.41 | 60.00 | 56.79 |
| < 72 dBA (Arbeit) | LAeq,16h | 68.43 | 74.08 | 73.62 | 77.81 | 61.26 | 57.94 |
| < 62 dBA (Schlaf) | LAeq,8h | 55.86 | 52.22 | 60.48 | 71.31 | 55.94 | 53.29 |
| < 85 dBA | TWA | 71.44 | 76.98 | 78.10 | 83.00 | 64.80 | 61.60 |
| < 140 dBZ | LZpeak | 136.00 | 122.12 | 131.53 | 126.61 | 117.27 | 107.98 |
Die Daten bestätigten, dass der Absolute Spitzenschallpegelgrenzwert von 140 dBZ während der Messperioden nie erreicht wurde. Die „Schreckgrenze“ von 125 dBZ, ein empfohlener Grenzwert zur Vermeidung plötzlicher, störender Geräusche, wurde jedoch sechsmal überschritten.
Eine kritische Herausforderung in einer Mikrogravitationsumgebung besteht darin, dass versehentliche Stöße oder starke mechanische Schwingungen akustische Daten verfälschen können, so dass sie lauter erscheinen, als sie tatsächlich sind. Das neue Personendosimeter SV104A und das Schallpegelmessgerät SV 971A verfügen über einen eingebauten Schwingungssensor, der solche Ereignisse erkennt und meldet. Diese Funktion ist für die Aufrechterhaltung der Datenqualität von entscheidender Bedeutung, da sie es den Analytikern ermöglicht, verunreinigte Messungen von den endgültigen Berechnungen auszuschließen, was den Best-Practice-Empfehlungen der Norm ISO 9612 für die Bestimmung der Lärmexposition am Arbeitsplatz entspricht.
Die Bluetooth-Konnektivität bietet eine offenere Methode der Datenübertragung als die proprietäre Software des älteren Systems. Dies vereinfacht den Prozess für die Astronauten und erleichtert die direkte Integration der akustischen Daten in umfassendere Systeme zur Verwaltung von Gesundheitsdaten, wie die für das Gateway-Programm geplante EveryWear-Software.
Der Bericht legt nahe, dass der Ersatz herkömmlicher Kondensatormikrofone durch robuste, stabile und langlebige MEMS-Mikrofonlösungen ein Schritt in die richtige Richtung für die Zukunft der Lärmüberwachung in der rauen Umgebung des Weltraums wäre.
Ein autorisierter SVANTEK-Berater hilft Ihnen bei den Details, wie z.B. dem benötigten Zubehör für Ihre Lärmüberwachung.
