NASA планує випробовувати новітні технології у сфері охолодження. Кріогенні рідини допоможуть вдосконалити космічні апарати, які у майбутньому полетять до Місяця і Марса.
Кріогенні рідини
Кріогенні технології — це робота з речовинами, що існують у рідкому стані між -150°С і абсолютним нулем (-273°С). До них належать рідкий водень, метан і кисень. Вони життєво важливі для двигунів космічних кораблів і систем життєзабезпечення. У майбутньому їх можна буде видобувати на поверхні Місяця та Марса за допомогою технології використання ресурсів на місці (ISRU).
Дослідження людиною далекого космосу вимагає зберігання великих об’ємів кріогенних рідин протягом тижнів, місяців і довше, а також їхнього переміщення між космічними апаратами або паливними складами на орбіті та на поверхні. Кожен аспект цієї діяльності є складним, і до цього часу великі об’єми кріорідин зберігалися в космосі лише протягом кількох годин.
Інженери, які працюють у проєкті NASA з управління охолодженими речовинами (Cryogenic Fluid Management, CFM) під керівництвом демонстраційних технологічних місій, розв’язують ці проблеми напередодні майбутніх польотів.
Виклики кріогенної техніки
Щоб кріогенну рідину можна було використовувати, вона має залишатися в холодному рідкому стані. Однак умови космічних подорожей — рух під сонячним світлом і тривалий час перебування в умовах низької гравітації — ускладнюють зберігання речовини в рідкому стані й визначення її кількості у баку.
Джерела тепла в космосі — Сонце і відпрацьовані гази космічного корабля — створюють гаряче середовище всередині та навколо резервуарів для зберігання, спричиняючи випаровування або «кипіння». Коли рідина переходить в інший агрегатний стан, вона більше не може ефективно живити ракетний двигун. Це також збільшує ризик витоку або, що ще гірше, розриву баків.
Що ж робить NASA?
Портфоліо проєктів NASA в галузі Управління кріогенними рідинами (CFM) охоплює 24 розробки та інвестиції, спрямовані на зменшення скипання, покращення вимірювань і вдосконалення методів передачі рідини до космічних двигунів і спускових апаратів. У найближчій перспективі заплановано чотири програми на Землі, навколоземній орбіті та, незабаром, на поверхні Місяця.
У 2020 році NASA уклала чотири контракти з американською промисловістю. Партнерами стали Delta Space, Lockheed Martin, SpaceX та United Launch Allianceі. Кожна компанія планує запустити відповідну демонстрацію у 2024 або 2025 році, провівши численні випробування з використанням рідкого водню для перевірки технологій і процесів.
Для покращення вимірювань NASA розробила радіочастотні масоміри, які дозволяють точніше вимірювати об’єм рідини в умовах низької гравітації або низької тяги. Інженери проводять спектральний аналіз вмісту бака космічного корабля протягом всієї місії, порівнюючи їх із моделями кріорідини, щоб точно визначити залишок палива.
За матеріалами phys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтесь: https://t.me/ustmagazine
