第一章已經介紹，太空電腦系統是由四根螺釘將其機殼背板與標 準機櫃相連接，背板是系統唯一與外界力量傳遞處，系統受重力時，
背板及四根螺釘便是系統重量的支撐處，整個系統可以簡化成由背板 固定且機殼前端延伸出來的懸臂樑（cantilever beam），重力情況下，
重心位置的限制亦是考量背板承受系統重力造成的彎矩（bending moment），因此系統的質量大小與重心至背板的距離即是影響背板與 螺釘的受力主要因素。
NASA 制定在標準機櫃的介面下質量與重心位置的限制，規定固 定重量下重心與背板的最大距離，以避免背板受力過大（如表 2-1）。
2.5 系統振動模態分析（Modal analysis）
系統在設計時，須滿足自然頻率的最小限制。EXPRESS Payload 頻率限制：當 EXPRESS Payload 組件完全安裝時，系統的第一個自 然頻率必須大於等於 35Hz。
2.6 環境條件及結構負載（Load dimensioning）
系統所承受的環境負載會隨不同環境變化，也會受系統本身 設計而改變，必須針對太空電腦在不同環境下所承受的各種環境負 載，主要分為動態環境負載與靜態環境負載。
2.6.1
動態環境負載太空艙升空與降落的環境十分嚴苛，除了升空時艙體穩定的加速 度外，還要考慮艙體振動對系統的影響。
隨機振動（Random vibration）[4]是一種不會在特定時間發生的 瞬間振動量，且方向、大小、頻率都無法預測，這種振動量通常會依 時間內出現的比例，被定義成一個可能的分佈函數，在不同的頻率 下，有不同的能量分佈，這樣的振動亦能造成結構的破壞，因此分析 時必須加入動態負載的考量。
艙體的振動與自身的結構及升空時的外界狀態有關，而艙體振動 對太空電腦系統的影響大小卻與太空電腦裝備本身的自然頻率有 關，因此雖不能完全預測振動的狀況，卻可以藉由 NASA 提供的艙 體振動量與頻率關係（振動能量頻譜，power spectrum）（如表 2-2），
以及太空電腦系統的各個自然頻率位置與影響範圍，動態的振動負荷 轉換為合理的靜態負載（以重力加速度 G 值表示），稱為隨機振動負 載（RVL，Random vibration load）。規範文件 SSP-52005C 提供一個 動態負載轉換的方式。
表 2-1 系統重量與重心位置限制
系統重量( kgw ) 23.154 24.97 27.24 29.51 32.688 重心與背板最大距離( mm ) 355.6 330.2 304.8 279.4 254 ~ 0
表 2-2 升空時艙體振動量與頻率關係 振動頻率 (Hz) 振動能量關係
20 0.01 G2/Hz 20-80 +3.0 dB/oct 80-120 0.04 G2/Hz 120-2000 -4.0 dB/oct
以 Miles 公式將動態的振動負載轉換為靜態負載：
計算隨機振動負載因數（RVLF，Random vibration load factor）
i
由分析而得此系統的各模態頻率及其有效質量（
effective mass
），在各方向獨立疊加具有較大有效質量的模態，直到其占總質量的
80%
，因此只須計算疊加在前80%
內各模態的加權隨機振動負載因數（
RVLF
w）。2.6.2
靜態環境負載太空電腦系統在製作完成之後，需要經歷許多不同的環境變化。
從地面上（
ground
）的運輸、搬移，然後經歷惡劣的太空梭發射升空時期（
launch
）、國際太空站的艙內使用時期，到最後隨太空梭落回地面（
landing
）結束任務。每個時期系統都要承受不同的靜態環境負載，在已知的環境下，所設計的太空電腦必須能夠通過以下的負載條 件。
2.6.2.1 發射（Launch）及降落（landing）時期之負載
當太空梭發射及降落時，由於太空梭艙體移動，所產生的加速度 會對艙體內的所有酬載系統（
payload
）增加除了自重外穩定的額外 負載力，且會因為方向、系統放置的位置、升空及降落條件不同等，力量大小而有不同。由於
NASA
規範中並未提供旋轉負載，因此本 研究進行分析過程中，只考慮平移負載，而不考慮旋轉負載，且平移 負載於各方向獨立。(1)
靜態低頻負載（Low frequency load
）靜態低頻負載（
Low frequency load
）指的是靜態、穩定的環 境負載，在升空及降落時期，是由艙體移動時持續的加速度而產 生，各個方向所承受的加速度各有不同（如表2-3
）。分析時，需 將系統動態負載加入（如表2-4
），以達到此時期完整的環境條件。(2)
緊急降落負載值：緊急降落時的負載值值不大，各方向負載值皆 小於升空時的靜態負載，可不用各別分析。表
2-3
升空及降落時的靜態低頻負載2.6.2.3 地面運輸時期之負載
MoSy：考慮降伏強度（yield strength）的安全裕度 MoSu：考慮極限強度（ultimate strength）的安全裕度