NASA тестує новий пристрій для дозаправки для майбутніх місій з дозаправки в космосі

Для наступного покоління місій NASA з дослідження глибокого космосу космічні апарати можуть потребувати дозаправки на орбіті Землі перед тим, як вирушити далі в сонячну систему. Подібно до того, як паливна колонка потребує насадки, щоб підійти до вашого паливного бака, майбутні космічні апарати можуть вимагати спеціального пристрою для заповнення перед відправленням, відомого як кріокуплер.

Кріокуплери дозволять космічним апаратам підключатися до майбутніх орбітальних паливних депо, які слугуватимуть газозаправними станціями в космосі. Ця технологія стикається з викликом надійної передачі кріогенних, або надхолодних, рідин без втрати пального або продуктивності. Кріогенні пального, такі як рідкий водень і рідкий кисень, повинні залишатися охолодженими до сотень градусів нижче нуля за Фаренгейтом, що ставить суворі вимоги до матеріалів, ущільнень і механізмів, які їх переміщують.

“Дозаправка в орбіті між двома космічними апаратами ще не була здійснена і залишається одним з найскладніших інженерних викликів у космічних польотах,” сказав Тревіс Белчер, менеджер проекту кріокуплера в Космічному центрі Маршалла NASA в Хантсвіллі, штат Алабама. “Ці передачі пального є суттєвими для тих видів місій, які NASA хоче виконати в майбутньому, тому розробка куплера, який може впоратися з ультрахолодними паливами, є критичним кроком до реалізації цієї можливості.”

Наземні куплери, такі як ті, що використовуються для заповнення SLS (Системи космічного запуску) для місій Artemis, не є варіантом для орбітальних передач пального. Ці куплери швидко відключаються під час запуску ракети і повинні бути повторно підключені вручну для наступного польоту. Вони також не призначені для роботи в суворих умовах космосу і значно більші, ніж ті, що використовуються для дозаправки паливного бака орбітального космічного апарата.

Щоб впоратися з цими викликами, NASA протестувала кріокуплер, розроблений L3Harris.

“Кріокуплери, над якими ми працюємо, можуть підключатися і відключатися кілька разів і повністю автоматизовані, тому астронавтам не доведеться виконувати вихід у відкритий космос для передачі пального,” сказав Белчер. “Вони ретельно спроектовані, щоб витримувати космос і мають розміри, відповідні очікуваним конструкціям баків.”

Команда NASA і L3Harris нещодавно провела два типи тестів у NASA Маршалл. Щоб переконатися, що кріокуплер може витримувати надзвичайно низькі температури, до яких він буде підданий, вони пропустили рідкий азот при мінус 321 градусі за Фаренгейтом через кілька з'єднаних і від'єднаних конфігурацій, щоб спостерігати, як куплер реагує на термічну деформацію, потік і значні температурні різниці між паливом і матеріалами.

Команда також провела експлуатаційні тести кріокуплера, щоб визначити його межі продуктивності. У цій установці одна половина куплера була закріплена на роботизованому столі, який міг рухатися і обертатися в будь-якому напрямку, що дозволяло симулювати невірне вирівнювання при з'єднанні з іншою половиною, яка залишалася нерухомою над столом. Кріокуплер спроектований так, щоб враховувати деяке невірне вирівнювання на випадок, якщо космічний апарат і депо не будуть ідеально вирівняні під час з'єднання.

“Ці кріокуплери знаходяться на дуже ранній стадії розробки, тому тестування в основному зосереджено на базовій функціональності,” сказав Белчер. “Майбутні тестові кампанії спроектують їх для конкретних місій і оцінять їх більш ретельно на основі вимог цієї місії.”

Тестування кріокуплера було проведено в рамках оголошення про можливості співпраці 2022 року, партнерства, в якому центри NASA надають вибраним компаніям експертизу, об'єкти, обладнання та програмне забезпечення безкоштовно.

Проект Портфоліо управління кріогенними рідинами, міжвідомча команда, що базується в NASA Маршалл і дослідницькому центрі Гленна NASA в Клівленді, контролює розробку кріокуплера.

Щоб дізнатися більше про управління кріогенними рідинами, відвідайте:

https://go.nasa.gov/CFM