אתגרים ב-Proellant Storage for Space Missions

הובלת דחפים למשימות חלל ארוכות טווח כוללת מערך מורכב של משחות הנדסיות. מעבר לצורך הברורה למנוע דליפות ופיצוצים, סביבת החלל ו-#8212; כריזמת על ידי microgravity, אופניים תרמיים קיצוניים, וקרינה גבוהה ו-#8212; דרישה של פתרונות הרבה מעבר לנקנטריות כדור הארץ.

ניהול מיקרוגרפי

במיקרו-גרביטרטי, מניעים נוזליים אינם מתיישבים בתחתית הטנק כפי שהם היו על פני כדור הארץ.במקום, מתח פני השטח שולט, יצירת התפלגות נוזלים בלתי צפויה שיכולה לככב במנועי דחף או לגרום לפגיעות מושרה מרופדים.מהנדסים פיתחו שלפוחית שלפוחית השתן חיובית, טנקים diaphragm, ורקוט מחדש או למערכות פיזור כדי לשמור על ממשק נוזלי יציב.

ניהול הססמל ו-Boil-Off

גם עם בידוד רב-שכבות פסיבי (MLI), דליפות חום מקרינת השמש ואלקטרוניקה חלליות לגרום Cryogens כדי להתכווץ. טנק LH2 טיפוסי מאבד 1–3% מהמסה שלו ליום בשל רתיחה במסלול כדור הארץ נמוך.מערכות קירור Activeware המונעות על ידי משככי כינורות מכניות או התקנים תרמואלקטריים יכולים ליי יכול ליי חום לפני שהוא מגיע ל- Zero-boiloff (BZ) אשר הוכחוריד, אשר כבר לשלב את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת המהירויות של מחסנים, אשר נמצאים כעת, עם מחסנים, אשר נמצאים במהירויות של מחסנים, אשר נמצאים במהירויות של מחסנים, אשר נמצאים במהירויות של מחסנים, אשר נמצאים במהירויות של דלק סגורות, אשר נמצאים תחת לחץ, אשר נמצאים כעת, עם מחסנים, אשר נמצאים במהירויות של מחסנים, אשר נמצאים במהירויות סגורות, אשר נמצאים במהירויות סגורות, עם מחסנים, עם מחסנים, אשר נמצאים במהירויות סגורות, עם מחסנים, אשר כבר מחוספסומיכותלכות, אשר נמצאים כעת, אשר כבר מחוספסומיכותלכותלכות לחץ על ידי מחסנים, 000

נזקי קרינה וגירושים

קרני קוסמיות חלקיקים אנרגטיים סולאריים יכולים לשבור פחמימנים מורכבים בדחפים היפרגליים ממריצים (למשל, hydrazine, MON) ועשויים לגרום לפירוק רדיוליטי בנוזלים בככים Cryogenic, בעוד ההשפעה על LH2 ו- LOX היא מינימלית, מונעים מנוסים בשימוש עבור דחפים וקרקעים יכולים לסבול מדור גז ומהירויות של מול פחמן מתקדמות; 12.

טכנולוגיות אחסון חדשניות

ההתקדמות האחרונה על פני חומרים מדע, הנדסה תרמית ודינמיקה נוזלית מאפשרת פתרונות אחסון מונעים שנחשבו לא מעשיים לפני עשור.טכנולוגיות אלה ישירות לתמוך במשימות לירח, מאדים ויעדים עמוקים.

Cryogenic Fluogenicid Management (CFM) מערכות

נאס"א:0) ניהול פלויד פלוגגני פלויד (FLT:0) תוכנית חלוצית של מערכות משולבות המשלבות בידוד, קירור פעיל, בקרה בלחץ, ומניעה העברה במיקרו-גרביטציה. פריצת דרך מרכזית היא פיתוח של מערכת אוורודינאמית (TVS) שמשחררת כמויות קטנות של דחף גזי לשליטה בלחץ ללא מיצוי הרעיון של הטלוויזיה הנוזלית הוא על פני כדור הארץ (S) על פני האדמה למשך 250 שבועות על פני האדמה (הגנה על פני כדור הארץ) אשר חייב להיות נבדק על פני השטח האנושי על פני האדמה (הגנה על פני כדור הארץ) כיסה על פני השטח של מערכת השמש על פני האדמה (הגנה על פני האדמה) כיסה על פני האדמה) כיסה קטנה של לוח הזמנים של לוח הזמנים של לוחמת השמש על פני האדמה) כיסה של לחץ דם של לחץ דם של לוח הזמנים של לוח הזמנים של כדור הארץ על פני כדור הארץ (הגנה על פני האדמה על פני כדור הארץ (הגנה על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ (הגנה על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ על פני כדור הארץ) כיסה של לוח הזמנים של לוח הזמנים של לוח הזמנים של לוח הזמנים של כדור הארץ (הגנה

Zero-Boil-Off Cryogenic Tanks

הטכנולוגיה של Zero-boil-off (ZBO) משתמשת ב- Cryocooler כדי לחלץ חום מהדחף בקצב שווה או מעל פני דליפת חום, שמירה על הנוזל בטמפרטורה מתמדת ולחץ.התוצאה: לא דחף אינו מאולץ לחלל.מערכת ZBO הגדולה ביותר נבדקת עד כה היא ה-FLT:0MegaFlexoLTFalrated: אשר הוכיחה 20 קילו-Fite משוחררת מ-LOCO-Folate, כאשר היא משוחררת, כאשר היא משוחררת, מאפשרת אחסון משוחררת, מאפשרת אחסון של , לעומת זאת, 000, 000, כאשר היא מ-LODODODOCO-L.

טנקי Composite

(הופנה מהדףי לחץ עטוף (COPVs) כבר בשימוש זמן רב לאחסון גז בלחץ גבוה (למשל, הליום עבור שחיקה טנקית (COPVs) עכשיו, כל טנקי Cryogenic להיות מוסמך עבור מדחף נוזלי 3: SpaceX משתמש במבנה פלדה אל-חלד, אבל מחקרים רבים מראים כי סיבי פחמן מחזקים פולימרים (CFRP) יפחיתו את המסה על ידי 40% סגסוגת של אלומיניום:

ניהול מגנטי ואלקטרוסטטי

במיקרו-גרביטציה, הסחף המגנטי יכול למקם את הדחף ללא מגע מכני.חמצן נוזלי הוא paraמגנטי, כל כך חזק מגנטים מוליכים על-ידי מגנטים יכול מלכודות לשלוט טיפות LOX או בועות.עבור נוזלים חשמליים (LH2, LCH4), שדות אלקטרוסטטיים יכולים לגרום לקיטוב וליצור כוחות dielectroetic.

מחסנים ודלקים In-Orbit

במקום לשגר את כל הדחף מכדור הארץ, מחסנים מהירים יכולים לתדלוק חללית לאחר שהם מגיעים למסלול, להפחית באופן דרמטי את מסת השיגור ומאפשרים משימות גבוהות של ⁇ v. הרעיון מבוסס על היכולת לאחסן בומגנים במשך חודשים במחסן, ולאחר מכן להעביר אותם ביעילות לרכב מקבל.

משימות

נאס"א:0; ⁇ FLT:1 (האדריכלות המתדלקת עבור תוכנית הדגדמנט In-orbit) מפתחת לוויין קטן כדי להפגין העברה של מדחף מבוהגבים במיקרו-גרביטציה.ה-FLT:2SpaceX Starship FLT 3FLT תלוי בדלק מהיר: סגסוגת מיכל תעביר עד 100 טון של נוזל מתאן ומוכרת גם לא תגרורת רק כדי פתרון של נוזל זה.

ניהול חום במהלך העברה

העברת נוזל מבוהגאני בין טנקים בחלל מציגה זרימה דו-phase וstratification תרמי.מחקר עדכני משתמש בשילוב של מערכות ללא לחץ עקום ו צמרון פעיל של מיכל המקבל כדי למנוע נפיחות פלאש.Spray ברים ו- injectors Condition the incoming נוזל כדי למנוע זעזוע תרמי.

אחסון ב-Situ propellant על הירח ועל מאדים

משימות ארוכות טווח יוציאו מדחף מהמשאבים המקומיים (האמת) על הירח, פקדות מים על הקוטבים ניתן לחשמל לתוך מימן וחמצן; על מאדים, האווירה מספקת פחמן דו חמצני שניתן להמיר למניאן וחמצן. לגרור את המדחף הזה על פני השטח מציב אתגרים ייחודיים בשל אבק, קיצוניות, וכוח הכבידה הנמוך.

אחסון יעיל

חוויות פני הירח 14 תקופות לילה ארוכות כדור הארץ עם טמפרטורות נמוכות כמו -180 מעלות צלזיוס. מעבר פאסיבי שליטה תרמית קשה, כל כך פעיל כיכלים יהיה צורך לשמור על LOX ו- LH2 מרתיחת. רעיון חדשני אחד משתמש regolith כמו מסה תרמית: לקבור טנקים מתחת כמה מטרים של אדמה הירח מבודד אותם ולהפחית את הכוח הנדרש על ידי פקודות קירור של גודל של ניסויים: 0 LT2 חץ קטן: 1Fis 3 חץ 3 LTer חץ חץ חץ חץ 3 יהיה חץ 3 חץ 3 חץ חץ חץ חץ 3 .

אחסון של Mars Proellant Storage

האווירה מאדים (95% CO2) יכול להיות מעובד באמצעות אלקטרוליטיזה חד תחמוצת מוצק לייצר חמצן פחמן חד תחמוצת. עם זאת, אחסון חמצן נוזלי ומתאן בלחץ ממאדים (כ 6 מ"ר) דורש טנקים שיכולים לעמוד בלחץ גדול שונה תוך צמצום מסה.

כיוונים עתידיים וקרנות מחקר

כסוכנויות חלל וחברות פרטיות דוחפות לעבר פעולות ארוכות מעבר למסלול כדור הארץ, טכנולוגיית אחסון מונעת תמשיך להתפתח.

  • (ב) ⁇ :0) סופר-מחזות בכתות של מזמורים (בלטינית:0) שפועל ב-77 ק"ג ומעלה, ומפחית את הכוח הדרוש עבור מערכות ZBO.
  • (ב) ,0) , 000 ⁇ מסובכות מעוקבים אחר מיכלי ההרחבה: 1 (ב) עם מיקרו-קפולות משובצות שתיקון מיקרו-קפיצים שנגרמו על ידי אופניים תרמיים.
  • (FLT:0) ניהול נוזלים נוזלי AIFLT: 1 (המתנבאת נזלת ומתאים את לחץ הטנק בזמן אמת באמצעות מערך חיישן.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) מבנים פונקציונליים (Multifunctional Structureal Structure) אשר משלבים קירות טנק עם לוחות רדיור ומגן תרמי כדי להציל מסה.

חידושים אלה יהיו קריטיים לא רק עבור משימות מאוישות לירח ולמאדים, אלא גם למחקר רובוטי של מערכת השמש החיצונית, שם זמני אחסון מונעים יתמתחו שנים ולא חודשים.

מסקנה

ההתקדמות בטכנולוגיות אחסון מדחף המוצגות כאן הופכת את החזון של משימות חלל ארוכות טווח למציאות הנדסית.מכלי אפס-בוכיניים לכלי לחץ מורכבים וניהול נוזלים מגנטיים, כל פריצת דרך מתייחסת למצב כשל ספציפי שיש לו משך משימה מוגבל מבחינה היסטורית. בשילוב עם מערכות דלק ו ISRU של האנושות, טכנולוגיות אלה יאפשרו לחלליות לשאת את המניעה הנדרשת לטיולים עגולים, להקים את משך המשימה המוגבלת ההיסטורית, ובסופו של כוכבי הלכת הענקיים של כוכבי הלכת החיצוניים, ובסופו של כדור הארץ, ובסופו של דבר, את מערכות החלל החיצון, ובסופו של דבר, על פני כדור הארץ, ומערכת החלל החיצון, על פני כדור הארץ, ובסופו של דבר, על פני כדור הארץ, סוללת החלל החיצון, על פני כדור הארץ, ובסופו של דבר, על פני כדור הארץ, סוללת החלל החיצון, ובסופו של דבר, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, ובסופו של דבר, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, ומערכת החלל החיצון, ובסופו של דבר, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, ובסופו של דבר, סוללת כוכבי הלכת, בסופו של דבר, סוללת כוכבי הלכת החיצוני, סוללת החלל החיצון, סוללת החלל החיצון, ובסופו של דבר, סוללת החלל