مقدمه ای بر تاثیر زیست محیطی چرخ های واکنش

چرخ های واکنش یک جزء حیاتی در فضاپیما مدرن هستند که کنترل دقیق نگرش را بدون استفاده از پروانه ها فراهم می کند، زیرا صنعت فضا رشد سریعی را تجربه می کند، ردپای محیط زیست این دستگاه ها توجه بیشتری را از استخراج مواد خام از طریق تولید، عملیات و دفع نهایی، هر مرحله عواقب زیست محیطی را که آزمون دقیق را انجام می دهد، بررسی می کند.

استخراج مواد خام و زنجیره تامین

تولید چرخ های واکنش به طیف وسیعی از فلزات و عناصر کمیاب زمین متکی است. آلومینیوم و مس اجزای ساختاری و الکتریکی اولیه را تشکیل می دهند، در حالی که نئوdymium، ساماریوم و دیسپرومیوم در آهنرباهای دائمی با عملکرد بالا و برشهای شدید آب یافت شده در موتورهای چرخ واکنش استفاده می شوند.این مواد با اختلال زیست محیطی قابل توجه همراه است.

زنجیره تامین مواد چرخ واکنش جهانی است، با پردازش زمین نادر متمرکز در چند کشور، این غلظت نه تنها آسیب پذیری های ژئوپلیتیکی ایجاد می کند، بلکه به این معنی است که مقررات زیست محیطی ممکن است در برخی مناطق کمتر سخت باشد.

فرآیند های تولید و عواقب آن

تولید انرژی فشرده

ساخت یک چرخ واکنش شامل چندین گام انرژی فشرده است: ریخته گری و ساخت قطعات فلزی، ماشینکاری دقیق به تحمل سفت، تولید مغناطیسی از طریق بی مزه یا پیوند، و مونتاژ اتاق تمیز، هر یک از این مراحل مصرف برق، بسیاری از آنها هنوز هم از سوخت های فسیلی تولید می شود. یک چرخ واکنش بالا می تواند به اندازه چند ماه استفاده از برق خانگی، بسته به مقدار قابل توجهی افزایش کربن، مقدار زیادی از کربن، مقدار کربن در حد معمول، مقدار کربن، مقدار زیادی افزایش می یابد.

استفاده شیمیایی و زباله

تولید همچنین شامل مواد شیمیایی برای تمیز کردن، روانکاری و درمان های سطحی است. Solvents و degreasers مورد استفاده در تمیز کردن دقیق می توانند ترکیبات آلی فرار (VOC) را منتشر کنند اگر به درستی حاوی غده های گرد و غبار برای بلبرینگ ها و قطعات متحرک ممکن است حاوی موادی باشند که در محیط زیست ادامه دارند، علاوه بر این، برس های فلزی و warf تولید شده در هنگام ماشینکاری صنعتی باید به عنوان زباله های صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.

اتاق تمیز و تست Overheads

چرخ های واکنش در اتاق های تمیز برای جلوگیری از آلودگی مونتاژ می شوند که باعث افزایش سطح زیست محیطی قابل توجه می شود.حفظ ایزو 5 یا اتاق های تمیز بهتر نیاز به فیلتر ذرات با کارایی بالا (HEPA) ، فشار مثبت دائمی و کنترل دما دارد که همه آنها مصرف انرژی را افزایش می دهند ، علاوه بر این ، هر چرخ واکنش تحت آزمایش گسترده ای تحت شرایط خلاء و دوچرخه سواری حرارتی قرار می گیرد ، شبیه سازی محیط های آزمایش می تواند برای هفته های گرمای بزرگ اجرا شود و تولید مقدار زیادی از انرژی تخلیه شود.

خروجی ها و Ecological Footprint

انتشار گازهای گلخانه ای تجمعی از تولید چرخ واکنش در زمانی که در تعداد رو به رشد از صورت فلکی ماهواره ای مقیاس یافته است، ناچیز نیست، هزینه زیست محیطی هر چرخ ممکن است در شرایط مطلق پایین باشد، اما حجم خالص واحدهای تولید شده برای مگا-کنش ها تاثیر کلی چرخه عمر (LCA) یک ماهواره معمولی را نشان می دهد که چرخ های واکنش بین 5 تا 10 درصد از تولید گازهای گلخانه ای که به میزان کل تولید و میزان بهره وری تولید وابسته هستند، افزایش می دهد.

فراتر از گازهای آب و هوایی، سایر انتشار گازهای گلخانه ای شامل ذرات از ماشینکاری و تولید آهنربا، و همچنین فاضلاب از تمیز کردن و فرآیندهای حمل و نقل زمینی نادر، به ویژه، انتشار هیدروژن فلوراید و گاز گوگرد اگر اسکرابر به درستی حفظ نمی شود. صنعت هوافضا از نظر تاریخی بر عملکرد و قابلیت اطمینان بیش از معیارهای زیست محیطی متمرکز شده است، اما تنظیم و فشارهای مشتری در حال تغییر است.

پایان زندگی: چالش ها و فرصت ها

چرخ های واکنش دارای یک زندگی عملیاتی محدود هستند، که معمولاً 5 تا 15 سال بسته به الزامات مأموریتی است.در پایان خدمت آنها ممکن است به عنوان زباله های فضایی باقی بمانند، در اتمسفر به طور غیر قابل استفاده و سوزانده شوند، یا در موارد نادر برای تجزیه و تحلیل یا استفاده مجدد به زمین بازگردانده شوند.

طراحی برای Disasy

یکی از بزرگترین موانع چرخ های واکنش بازیافت، ساخت پیچیده آنها است. چرخ های مدرن اغلب موتور، بلبرینگ ها را ادغام می کنند و چرخ را به یک مسکن جوش داده شده یا بسته می کنند. جدا کردن آنها بدون آسیب رساندن به اجزای ارزشمند نیازمند ابزار و روش های تخصصی است. Contamination از روان کننده ها و چسب های حرارتی بیشتر بهبود مواد را پیچیده می کند. چرخ ممکن است حاوی انواع مختلف آلومینیوم، سیم، گرد و غبارهای خاکی نادر باشد، و هر جریان های مغناطیسی نیاز به جریان های مختلف دارد.

دانلود بازی Rare Earth Magnets

آهنرباهای کمیاب زمین در داخل موتور های چرخ واکنش نشان دهنده یک مقدار بالا و یک جزء با آرامش بالا برای بازیافت است. روشهای بازیافت فعلی برای آهنرباهای نئونیوم-ویرون-بورون شامل یک استفاده مستقیم پس از تخریب و دوبارهپوشیدن، یا یک فرایند فشرده تر هیدرو متالورژی برای جدا کردن اکسیدهای نادر زمین است.

نوآوری در تولید پایدار

مواد جایگزین

محققان در حال بررسی جایگزینی برخی از عناصر کمیاب زمین در موتورهای چرخ واکنش با آهنرباهای فریت یا سایر مواد حساس کمتر هستند، در حالی که مجازات عملکرد وجود دارد، برای برخی از برنامه های ماهواره ای کم هزینه یا قابل مصرف، چنین جایگزینی می تواند به طور قابل توجهی اثرات زیست محیطی را کاهش دهد، به طور مشابه، تولید اضافی چرخ های پرواز با استفاده از پودر آلومینیوم بازیافت شده مورد بررسی قرار می گیرد، اجازه می دهد تا تولید نزدیک به درآمد با حداقل زباله.

فرآیندهای انرژی-Efficient

پیشرفت در بهره وری ابزار ماشین، ماشینکاری مسری و ماشینکاری خشک مصرف انرژی را کاهش می دهد و زباله های خنک کننده را از بین می برد، برخی از تولید کنندگان در حال حاضر از انرژی خورشیدی یا بادی برای امکانات اتاق تمیز استفاده می کنند.در مفاهیم استفاده از منابع (ISRU) برای تولید آینده ماه یا مریخ، به مواد محلی و انرژی تجدید پذیر متکی هستند، اگرچه این به مراتب از پیاده سازی تجاری باقی مانده است.

رویکرد اقتصاد مدور

مفهوم طراحی چرخ های واکنش برای چرخه های متعدد به دست آوردن کشش است.معماری های قراردادی که اجازه می دهند بدون هیچ گونه بی سیمی کامل جایگزین موتور شوند می توانند زندگی عملیاتی را گسترش دهند و همچنین شرکت ها در حال بررسی مدل های اجاره ای هستند که چرخ های واکنش در پایان زندگی به سازنده بازگردانده می شوند، شبیه به شیوه های تعمیر و نگهداری موتور.

تنظیم مقررات و ابتکارات صنعت

آژانس های فضایی و سازمان های بین المللی در حال شروع به ترکیب معیارهای زیست محیطی در مقررات تدارکات هستند. ابتکار فضای پاک آژانس فضایی اروپا، به عنوان مثال، توسعه طراحی محیط زیست و شامل تاثیر زیست محیطی به عنوان یک عامل در انتخاب تکنولوژی به طور مشابه، دفتر سازمان ملل برای امور فضایی خارجی (UNOOSA) شامل دستورالعمل های پایداری است که در نظر می گیرد تولید و دفع گروه های صنعت مانند انجمن فضایی بهترین شیوه های تولید زباله در استرالیا.

استانداردهای ISO برای ارزیابی چرخه عمر در هوافضا (به عنوان مثال، ISO 14040 / 14044) به طور فزاینده ای برای تولید چرخ واکنش اعمال می شود. گواهینامه های شخص ثالث مانند فرآیند تضمین مواد معدنی مسئول (RMAP) کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که مواد خام از نظر اخلاقی منبع و با حداقل آسیب زیست محیطی، تصویب داوطلبانه برای بسیاری از سازندگان ماهواره ای باقی می ماند و اجرای آن در سراسر حوزه قضایی ناسازگار است.

آینده چشم انداز آینده

از آنجا که تعداد ماهواره های فعال همچنان رو به رشد است، انتظار می رود که تاثیر زیست محیطی چرخ های واکنش، بررسی های بیشتری را در زمینه بازیافت مغناطیسی، تولید تمیز و اصول طراحی برای محیط زیست کاهش ردپای واحد توسط 30 تا 50٪ در طی دهه آینده، توسعه تاسیسات و مشارکت های اختصاصی بازیافت هوافضا و بین اپراتورهای ماهواره ای و شرکت های بازیافت ضروری خواهد بود تا جریان های پیش بینی شده از پایان عمر از انفجار را از حد زیادی دور کند.

بلند مدت، نیروی محرکه الکتریکی یا کنترل لحظه ژیروسکوپ ممکن است به طور جزئی جایگزین چرخ های واکنش برای برخی از برنامه ها شود، اما چرخ های واکنش برای وظایف ظریف ضروری باقی می مانند، بنابراین بهبود نمایه محیط زیست آنها اولویت به جای یک گزینه است.سرمایه گذاری در تحقیق در روان کننده های زیستی، روش های تمیز کردن بدون آب و بازیابی زمین نادر حلقه بیشتر از محیط زیست است.

نتیجه گیری

تاثیر زیست محیطی چرخ های تولید و بازیافت قابل توجه است، شامل استخراج مواد خام، تولید انرژی و مدیریت پیچیده پایان عمر است، با نوآوری متمرکز در مواد، فرآیندها و مدل های کسب و کار، این اثرات می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد، زیرا صنعت فضا بالغ، نظارت محیط زیست باید یک معیار طراحی هسته ای، نه پس از اتخاذ شیوه های پایدار چرخه عمر، و توسعه اپراتورهای فضایی غیر قابل قبول در یک سیاره است که نمی تواند به اپراتورهای فضایی کمک کند.

[[ویرایش] [۱]

  • [[ویرایش] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱۰]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱
  • [[ویرایش] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]
  • [۱] [۱۰] بهره وری انرژی در صنعت [[۱۰]
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱]