Η πρόκληση ανεφοδιασμού των διαστημοπλοίων
Μηχανικός του Case Western Reserve University
θα βοηθήσει τη NASA
να διερευνήσει το πως θα μπορούν
τα διαστημικά σκάφη
να ολοκληρώσουν καλύτερα
την εξερεύνηση στο βαθύ διάστημα!
Συντάκτης: Νίκος Μόσχοβος
20:07:30,12/19/2021
O επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής του ιδιωτικού Πανεπιστημίου Case Western Reserve, Chirag Kharangate. Φωτογραφία: ©Case Western Reserve
«Των φρονίμων τα παιδιά, πριν πεινάσουν, μαγειρεύουν», πρεσβεύει η θυμόσοφη λαϊκή παροιμία και η ΝΑSA επέλεξε από τώρα τον επίκουρο καθηγητή μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής του ιδιωτικού Πανεπιστημίου Case Western Reserve, Chirag Kharangate να ηγηθεί μιας ομάδας επιστημόνων, που θα σχεδιάσουν το μελλοντικό ανεφοδιασμό των διαστημικών σκαφών με καύσιμα, ενώ αυτά βρίσκονται στη σελήνη, σε πλανήτη ή στο βαθύ διάστημα!
Τα μέλη της ομάδας
Στο συγκεκριμένο ερευνητικό γκρουπ συμμετέχουν επιστήμονες του ερευνητικού κέντρου «Glenn» της NASA και μιας ιδιωτικής εταιρείας.
Πενταετή πειράματα
Όλοι μαζί θα πραγματοποιήσουν μια σειρά πειραμάτων, που θα διαρκέσουν τα επόμενα πέντε χρόνια, τα οποία θα αρχίσουν τον Ιανουάριο του 2022 και θα ολοκληρωθούν με μια τελική δοκιμή, που θα γίνει στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.Η πενταετής επιχορήγηση ανέρχεται μόλις στα 1,2 εκατομμύρια δολάρια, αλλά οι επιστήμονες θεωρούν πως είναι αρκετά για να πετύχουν το στόχο τους!
Το όλο έργο
Μέσω της συγκεκριμένης προσπάθειας θα αναπτυχθεί ένα έργο κρυογονικής, που σε πρώτη φάση θα υποστηρίξει της προσπάθειες του προγράμματος «Artemis» της NASA να προσγειώσει την πρώτη γυναίκα και το πρώτο έγχρωμο αστροναύτη στο φεγγάρι. Συνάμα, το έργο θα δημιουργήσει τις μακροπρόθεσμες επιστήμες, που θα αναπτυχθούν στη Σελήνη και τις μελλοντικές δυνατότητες εξερεύνησης στο διάστημα.
Η επιδίωξη του ανεφοδιασμού καυσίμων
εν πτήση ή επιτόπου στο διάστημα
Οι αξιωματούχοι της NASA επιδιώκουν να ανεφοδιαστούν τα σκάφη με καύσιμα στο διάστημα για τουλάχιστον δύο λόγους:
♦Ο πρώτος είναι ότι κοστίζει πολύ το να εκτοξεύεις συνεχώς τεράστιες δεξαμενές καυσίμων στο διάστημα.
♦Ο δεύτερος έχει να κάνει με το εξής ενδεχόμενο:Ακόμα κι αν οι αστροναύτες μπορούσαν να παράγουν ή να αποθηκεύσουν τα προωθητικά στο διάστημα ή στο φεγγάρι, τότε θα μπορούσε η μεταφορά του καυσίμου να εξελιχθεί σε μια άκρως επικίνδυνη κι αναποτελεσματική διαδικασία σε συνθήκες μικροβαρύτητας.
Τα κρυογονικά προωθητικά είναι αέρια (π.χ. το μεθάνιο), τα οποία ψύχονται σε θερμοκρασίες κάτω από το όριο της κατάψυξης και συμπυκνώνονται, ώστε να σχηματίσουν πολύ εύφλεκτα υγρά. Αυτά τα παγωμένα αέρια τείνουν να εξατμίζονται ή να βράζουν ,όταν μεταφέρονται στο διάστημα.Φωτογραφία από David Mark από το Pixabay
Τα κρυογονικά προωθητικά
Τα κρυογονικά προωθητικά είναι αέρια (π.χ. το μεθάνιο), τα οποία ψύχονται σε θερμοκρασίες κάτω από το όριο της κατάψυξης και συμπυκνώνονται, ώστε να σχηματίσουν πολύ εύφλεκτα υγρά.
Αυτά τα παγωμένα αέρια τείνουν να εξατμίζονται ή να βράζουν ,όταν μεταφέρονται στο διάστημα.
Διαχείριση των κρυογονικών υγρών
Ο κ. Kharangate και η ερευνητική ομάδα του ίδιου εργάζονται για να αποτρέψουν αυτή την εξάτμιση και να κάνουν την τροφοδοσία καυσίμου στο διάστημα όχι μόνο δυνατή, αλλά αποτελεσματική κι ασφαλή.
Ο επίκουρος καθηγητής εξήγησε ότι η απώλεια του καυσίμου μπορεί να είναι σημαντική λόγω αυτού του θεμελιώδους ζητήματος του βρασμού στη δεξαμενή και τις γραμμές μεταφοράς.
Ακόμη, επισήμανε ότι οι επιστήμονες δεν είναι ακόμη σίγουροι για το πώς θα δύναται να προβλέψουν ή να αποτρέψουν το φαινόμενο.
Μια πολύ μεγάλη υπόθεση
«Η διαχείριση του κρυογονικού υγρού είναι μία μεγάλη υπόθεση και αυτό θα διερευνήσουμε στα πειράματά μας.
Κατόπιν, θα μοντελοποιήσουμε τα αποτελέσματα, χρησιμοποιώντας τις τεχνικές προσομοίωσης» ανέφερε ο κ. Kharangate.
Στην ομάδα συμμετέχει ο διακεκριμένος καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής του ιδιωτικού Πανεπιστημίου Case Western Reserve – διευθυντής του Εθνικού Κέντρου Έρευνας Εξερεύνησης Διαστήματος (NCSER) των Η.Π.Α, Mohammad Kassemi, ο οποίος θα επικεντρωθεί στην υπολογιστική ρευστοδυναμική.
Τα άλλα επίλεκτα στελέχη
Τα άλλα επίλεκτα στελέχη της ομάδας είναι:
♦Ο ερευνητής και αεροδιαστημικός μηχανικός του ερευνητικού κέντρου της NASA «Glenn», Jason Hartwig.
♦O ανώτερος μηχανικός οπτικής έρευνας της ΗΧ5, Jeff Mackey. H HX5 είναι μια ιδιωτική εταιρεία που παρέχει έρευνα, ανάπτυξη, μηχανική και τεχνική υποστήριξη σε ομοσπονδιακούς οργανισμούς.
Πρώτα στη Γη
Τα πειράματα των επιστημόνων θα εκτελεστούν πρώτα στη Γη για τα επόμενα χρόνια, αλλά τελικά θα επαναληφθούν στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. «Αυτά τα τελικά πειράματα θα πραγματοποιηθούν πιθανότατα κάποια στιγμή μέσα στα δύο τελευταία χρόνια της πενταετούς περιόδου επιχορήγησης», εξήγησε ο κ. Kharangate.
Οι δοκιμές ψύξης γραμμής
Η ομάδα με επικεφαλής τον κ.Khrangate θα πραγματοποιήσει δοκιμές ψύξης γραμμής,που είναι πειράματα για τη μέτρηση των ρυθμών βρασμού στις γραμμές μεταφοράς μεταξύ των δεξαμενών σε διάφορα περιβάλλοντα βαρύτητας.
Αυτή η εργασία αναμένεται να συμβάλει άμεσα στην ανάπτυξη νέων μεθόδων ψύξης γραμμής ή διαφορετικών τρόπων διαχείρισης της κίνησης ενός υπερψυγμένου αερίου από το ένα δοχείο στο άλλο. Π.χ. θα δημιουργηθεί ένα σύστημα συνεχούς ψύξης για να διατηρηθεί δροσερό το υγρό αέριο και να μειωθεί ο σχηματισμός φυσαλίδων αερίου στο ρευστό!
Οι σκοποί της έρευνας
Οι ερευνητές σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν κάμερες απεικόνισης υψηλής ταχύτητας για:
♦Να παρατηρήσουν και να καταγράψουν τη συμπεριφορά του βρασμού.
♦Να αναπτύξουν νέα εργαλεία προσομοίωσης της υπολογιστικής δυναμικής ρευστών για την πρόβλεψη της ροής.
♦Να δημιουργήσουν μια βάση δεδομένων για το μελλοντικό σχεδιασμό της NASA.
©Typologos.com 2021
