NASA kriogeninė jungtis priartina orbitinį kuro papildymą

NASA kriogeninė jungtis priartina orbitinį kuro papildymą

Įsivaizduokite kosminį aparatą, kuris švelniai priartėja prie orbitinio bako, antgalis ištįsta it degalinės pistoletas sulėtintame vaizde. Nė vieno astronauto pritvirtinto prie korpuso. Nė vienų pavojingų išėjimų į atvirą erdvę. Toks vaizdas tapo arčiau realybės po neseniai atlikto naujo įrenginio, vadinamo kriogenine jungtimi, bandymo; įrenginį sukūrė NASA kartu su L3Harris.

Kriogeninė jungtis sukurta sujungti kosminius aparatus su orbitinėmis kuro stotimis ir perduoti kriogeninius propelentus, tokius kaip skystas vandenilis ir skystas deguonis, be nuotėkio. Šiuos skysčius reikia laikyti šimtais laipsnių žemiau nulio Celsijaus, todėl kiekviena dalis turi ištverti ekstremalų šalčio poveikį ir pasikartojančius terminio ciklo svyravimus. Marshallo kosminių skrydžių centro NASA projektų vadovas tai lakoniškai apibendrino: „Kriogeninių propelentų perdavimas orbitoje išlieka viena sudėtingiausių inžinerinių užduočių, su kuria susiduriame.“

Antgalio bandymai, galintys pakeisti misijų planavimą

Inžinieriai ištestavo kriogeninę jungtį atlikdami daugybę terminio ir eksploatacinio pobūdžio bandymų. Šaltų srautų vertinimui jie leido tekėti skystam azotui esant minus 196,1 laipsnio Celsijaus per sujungtas ir atjungtas konfigūracijas, kad išmatuotų, kaip medžiagos ir sandarikliai reaguoja, kai temperatūra krinta. Šie terminio susitraukimo efektai yra svarbūs. Metalinės ir kompozitinės dalys traukiasi skirtingu greičiu, ir menkiausias neatitikimas gali sukelti nuotėkio kelią arba užstrigti sujungimą.

Siekiant imituoti tikrus pririšimo scenarijus, tyrėjai pritvirtino vieną jungties pusę ant robotizuoto stalo, kuris sukeldavo tyčinį netikslumą ir judesį. Kosminiai susitikimai retai būna idealūs. Santykinis judėjimas, netobulas suderinimas ir vibracija yra norma. Robotizuota įranga tikrino, ar kriogeninė jungtis sugeba prisitaikyti prie šių netobulumų išlaikydama sandarų, be nuotėkio perduodamą srautą.

Skirtingai nuo antžeminių jungčių, naudojamų raketose, pavyzdžiui Artemis paleidimo sistemoje, kurios dažnai reikalauja rankinio sujungimo ar astronautų įsikišimo, šis įrenginys veikia autonomiškai. Toks dizaino sprendimas eliminuoja poreikį vykdyti pavojingas išorines veiklas degalinant ir sutrumpina orbitinių operacijų trukmę. Įrenginys optimizuotas atšiauriam vakuumui, spinduliuotei ir terminėms svyravimams kosmose.

Dabartiniai bandymai yra sutelkti į pagrindinę funkcionalumą. Kriogeninė jungtis vis dar yra ankstyvoje kūrimo stadijoje, ir inžinieriai tikisi papildomų patobulinimų, pritaikytų konkrečioms misijoms. Ateities iteracijos spręs ilgalaikio saugojimo klausimus, izoliacijos tobulinimą ir integraciją su orbitiniu kuro papildymo architektūromis, tokiomis kaip kuro sandėliai ir daugkartinio naudojimo transporto tinklai.

Jei technologija bus mastelinta ir išbandyta skrydžiuose, orbitinis kuro papildymas galėtų pakeisti misijų planavimą. Kosminiai aparatai galėtų startuoti su mažiau kuro, pratęsti misijas už mažos Žemės orbitos ribų ir remti Mėnulio vartų logistiką arba tolimojo kosmoso ekspedicijas. Tai techninis žingsnis link tvarios, daugkartinio naudojimo infrastruktūros kosmose.

Šiuo metu kriogeninė jungtis yra perspektyvus prototipas. Bandymų rezultatai rodo, kad fizika yra valdoma. Inžinerija dar turi būti tobulinama. Tačiau vaizdas, kai kosminiai aparatai priartėja prie siurblio orbitoje, nebeatrodo kaip mokslinė fantastika.