چالش های ذخیره سازی اختصاصی برای ماموریت های فضایی

ترمزهای بلند مدت برای ماموریت های فضایی طولانی شامل مجموعه ای پیچیده از موانع مهندسی است. فراتر از نیاز آشکار برای جلوگیری از نشت و انفجار، محیط فضایی و #8212؛ که با استفاده از میکرو گرانش، دوچرخه سواری حرارتی شدید و تابش بالا #82؛ راه حل های متان بسیار بیشتر از مخازن زمین است.

Microgravoxy Management

در میکرو گرانش، محرک های مایع در پایین مخزن به عنوان آنها بر روی زمین قرار نمی گیرند، در عوض، تنش سطح غالب است، ایجاد توزیع های مایع غیر قابل پیش بینی که می تواند موتورهای محرک را منفجر کند یا باعث ایجاد ناتوانی های ناشی از منافذ بخار شود، مهندسان مثانه های مثبت، مخازن و سیستم های چرخش یا سیستم های موقت را برای حفظ یک رابط کاربری پایدار در طول کنترل بخار اخیر و یا کاهش می دهند.

مدیریت حرارتی و Boil-Off

حتی با عایق چند لایه منفعل (MLI)، نشت حرارت از تابش خورشیدی و وسایل نقلیه فضایی باعث می شود که Cryogens به بخار.A معمولی LH2 مخزن از دست دادن 1 -3% از جرم خود در روز به دلیل جوش در مدار پایین زمین، سیستم های خنک کننده فعال که توسط cryocoolers مکانیکی یا دستگاه های حرارتی می تواند گرما را قبل از رسیدن به ترمز حرارتی Zeroloop-bo (در حال حاضر سیستم های تخلیه شده است) کاهش می دهد.

آسیب های رادیواکتیو و کاهش دهنده

پرتوهای کیهانی و ذرات پرانرژی خورشیدی می توانند هیدروکربن های پیچیده را در محرک های هیپرگلیسرول قابل اشتعال (به عنوان مثال، هیدرازین، MON) تجزیه و تحلیل کنند و ممکن است باعث اختلال هیدروژاتیک در مایعات مسری شوند؛ در حالی که اثر بر LH2 و LOX حداقل است، محرک های قابل استفاده برای فشار و سنسورهای زمینی می توانند از تغییرات پیشرفته موتور و کامپوزیت ها محافظت کنند؛ اما در سلول های سوختی مانند #12 و سوخت های سوختی که می توانند از آن محافظت کنند.

تکنولوژی های ذخیره سازی نوآورانه

پیشرفت های اخیر در سراسر علم مواد، مهندسی حرارتی و پویایی مایع، راه حل های ذخیره سازی پروانه را که یک دهه پیش غیر عملی در نظر گرفته شده است، قادر می سازد.این فن آوری ها به طور مستقیم از ماموریت های ماه، مریخ و مقاصد عمیق فضایی پشتیبانی می کنند.

سیستم های مدیریت مایع Cryogenic (CFM)

برنامه مدیریت مایع عصبی ناسا پیشگام سیستم های یکپارچه است که عایق، خنک کننده فعال، کنترل فشار و انتقال پروانه در میکرو گرانش است.یک پیشرفت کلیدی توسعه سیستم تهویه مطبوع (TVS) است که مقدار کمی از محرک های گازی را آزاد می کند تا فشار مخزن را بدون مفهوم تلویزیون مایع کنترل کند (C) باید در مورد ماموریت های دمای هوا تست شود (L) که در آن زمان انتشار می یابد.

Zero-Boil-Off Cryogenic Tanks

تکنولوژی Zero-boil-off (ZBO) از یک cryocooler برای استخراج گرما از ترمزها با نرخ برابر یا بیش از نشت حرارت استفاده می کند، نگه داشتن مایع در دمای ثابت و فشار، نتیجه: هیچ ترمز سوخت به Logen نمی دهد. بزرگترین سیستم ZBO تست شده به روز پیشرفته است (FLT:0 ⁇ Flexo [که اجازه می دهد ذخیره سازی نامحدود با بخار - گاز را به صورت خودکار کردن، هنگامی که یک جفت بخار ثابت شده است.

مخازن کامپوزیت پیشرفته

کامپوزیت بیش از مخازن فشار باز (COPVs) مدت ها برای ذخیره سازی گاز با فشار بالا (به عنوان مثال هلیوم برای مخازن مخزن) استفاده شده است.در حال حاضر، مخازن همه جانبه (COPV1) برای مخازن مایع شیمیایی واجد شرایط هستند؛ مخزن CryLT 5.5 از یک ساختار فولاد ضد زنگ استفاده می کند، اما بسیاری از مطالعات نشان می دهد که فیبر تقویت شده (CFRP) با موفقیت کاهش می دهد که از پمپ های حرارتی استفاده می کند.

مدیریت مغناطیسی و الکترواستاتیک

در میکرو گرانش، ترشح مغناطیسی می تواند بدون تماس مکانیکی، اکسیژن مایع پاراشغناطیسی را قرار دهد، بنابراین آهنرباهای ابررسانی قوی می توانند قطرات یا حباب های LOX را به دام بیندازند، زیرا مایعات عایق الکتریکی (LH2، LCH4)، زمینه های الکترواستاتیک می توانند قطبی سازی و ایجاد نیروهای دیفوسریتیک را ایجاد کنند.

مخازن تبلیغاتی و سوخت رسانی داخلی

به جای راه اندازی همه ی مخازن از زمین، انبارهای مداری می توانند پس از رسیدن به مدار، به طور چشمگیری کاهش توده پرتاب و فعال کردن ماموریت های Δv بالا، فضاپیما را دوباره سوخت رسانی کنند.این مفهوم به توانایی ذخیره ی Cryogens برای ماه ها در یک انبار، سپس انتقال آنها به طور موثر به یک وسیله نقلیه دریافت کننده متکی است.

تظاهرات ماموریت

برنامه رپید ناسا [FLT 1 ] [FLT 1 ] [برنامه سوخت سازی برای نمایش در داخل و یا بیت نمایش] در حال توسعه یک ماهواره کوچک برای نشان دادن انتقال محرک های مسری در میکرو گرانش است. SpaceX Starship معماری وابسته به سوخت مداری است: یک تانکر انتقال با حداقل اکسیژن و جلوگیری از انتقال آن نیاز به انتقال گاز مایع و انتقال آن دارد.

مدیریت گرما در هنگام انتقال

انتقال مایع مسری بین مخازن در فضا جریان دو فاز و نوسان حرارتی را معرفی می کند (تحقیقات اخیر از ترکیبی از سیستم های بدون فشار پمپ و خنک کننده فعال مخزن دریافت کننده برای جلوگیری از بخار شدن فلش استفاده می کند و تزریق کنندگان مایع ورودی را برای جلوگیری از شوک حرارتی 2٪ تغییر می دهند. [F:0NASA مرکز تحقیقات گلن [F] [F1] دارای حجم دقیق در طول انتقال به طور خاص می تواند مایع را کاهش دهد.

ذخیره سازی داخلی در ماه و مریخ

ماموریت های بلند مدت می توانند محرک های منابع محلی (ISRU) را در ماه استخراج کنند، رسوبات آب در قطب ها می توانند به هیدروژن و اکسیژن تبدیل شوند؛ در مریخ، اتمسفر دی اکسید کربن را فراهم می کند که می تواند به متان و اکسیژن تبدیل شود.

ذخیره سازی Lunarleant Storage

سطح ماه 14 دوره شبانه روز زمین با دماهای پایین (180 درجه سانتیگراد کنترل حرارتی Passive دشوار است، بنابراین نیاز به فعال Cryocoolers برای نگه داشتن LOX و LH2 از جوشاندن یک مفهوم نوآورانه استفاده از regolith به عنوان یک توده حرارتی: دفن مخازن زیر چند متر خاک ماه در آنها و کاهش مقدار زیادی از تجهیزات خنک کننده مورد نیاز است.

ذخیره سازی مریخ

اتمسفر مریخ (95٪ CO2) می تواند با استفاده از الکترولیز جامد اکسید برای تولید اکسیژن و مونوکسید کربن پردازش شود، ذخیره اکسیژن مایع و متان در فشار محیط مریخ (حدود 6 متر) نیاز به مخازن دارد که می توانند در برابر یک تفاوت فشار بزرگ مقاومت کنند در حالی که به حداقل رساندن مخازن آلومینیوم نازک با وب داخلی و کامپوزیت بیش از حد مورد مطالعه قرار می گیرند: مایعات فوق العاده بحرانی و کاهش فشار مخزن های متراکم در کاهش فشار مخزن های متراکم.

مسیر های آینده و اولویت های تحقیقات

از آنجایی که آژانس های فضایی و شرکت های خصوصی به سمت عملیات پایدار فراتر از مدار زمین حرکت می کنند، فناوری ذخیره سازی پروانه ها برای دهه آینده همچنان در حال تکامل است.

  • ابررسانه های دمای بالا، گریه گران را که در 77 K یا بالاتر کار می کنند، کاهش قدرت مورد نیاز برای سیستم های ZBO.
  • مخازن کامپوزیت خود را شفا دهید [FLT 1] با میکروکپسول های جاسازی شده که میکرو شکاف های کوچک ایجاد شده توسط دوچرخه سواری حرارتی را تعمیر می کنند.
  • مدیریت مایع خودکار (Autonomous) AI [FLT 1 ] که پیش بینی می کند که ترمزها شل و فشار مخزن در زمان واقعی با استفاده از آرایه های سنسور تنظیم می شود.
  • (فَلَّهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا بِهَهُمَهُمَهُمَهُوا مَنَهُمَهُمَهُمَهُوا بِهَهَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُهُهُمَهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُهُوَهُوا مَهُمَهُوا مَهُمْهُوَهُمْهُهُوَهُمَهُوا مَهُمَهُوا مَهُوَهُمَهُمَهُوَهُوا مَهُوَهُمَهُوَهُوَهُمَهُوَهُوَهُمَهُوَهُوَهُوَهُو
  • ساختارهای چند منظوره که دیواره های مخزن را با پانل های رادیاتور و سپرهای حرارتی ترکیب می کنند تا توده را نجات دهند.

این نوآوری ها نه تنها برای ماموریت های خدمه به ماه و مریخ بلکه برای اکتشاف رباتیک از سیستم خورشیدی خارجی نیز حیاتی خواهد بود، جایی که مدت ذخیره سازی پروانه ها به سال ها به جای ماه ها ادامه خواهد یافت.

نتیجه گیری

پیشرفت های تکنولوژی ذخیره سازی آرتمیس که در اینجا ذکر شده است، چشم انداز ماموریت های فضایی طولانی مدت را به واقعیت مهندسی تبدیل می کند.از مخازن سرطانی صفر تا کامپوزیت و کنترل مایع مغناطیسی، هر پیشرفت به یک حالت شکست خاص که از لحاظ تاریخی محدود است، همراه با سیستم های سوخت گیری و ISRU، این فن آوری ها فضاپیما را قادر می سازد تا به انجام این سیارات فضایی دائمی برای ایجاد سیستم های فضایی در آینده، و همچنین سیستم های فضایی که در نهایت به سرعت نیاز دارند، انتقال می دهند، و به سیستم های فضایی برای ساخت سیستم های فضایی برای ساخت سیستم های فضایی پایدار و سیستم های فضایی نیاز دارند، و سیستم های فضایی برای ساخت و انتقال سیارات را به سرعت، و سیستم های فضایی برای ساخت سیستم های فضایی برای ساخت سیستم های فضایی که در آینده، انتقال می کنند.