Mga Hamon sa Proplantang Pag - aayos ng mga Misyon sa Kalawakan

Ang mga torring propellants para sa mga long-duration space mission ay kinasasangkutan ng isang komplikadong set ng mga harang sa inhinyeriya. Bukod sa maliwanag na pangangailangan upang maiwasan ang mga tagas at pagsabog, ang kapaligiran sa kalawakan na—characterized sa pamamagitan ng microgravity, labis na thermal bicycle, at mataas na radyasyon— mga solusyong dedemand na malayo sa land tank. Ang pinaka-organized shoreds na propellusion ay malamang na hindi makapag-impluwnc ng isang di-mature na di-mature na transaksyon nito.

Microgravity Fluid Management

Sa microgravity, ang mga likidong propellant ay hindi natutuloy sa ilalim ng isang tangke gaya ng ginagawa nila sa Lupa.Sa halip, ang mga tensyon sa ibabaw ang nangingibabaw, lumilikha ng hindi mahulaang mga distribusyon ng likido na maaaring maggutom sa mga makina ng mga sistemang propellant o sanhi ng splogsh-influencing instability. Ang mga inhinyero ay nakagawa ng mga positibong-expliks, diaphragm tangke, at umiikot o centrifugal na mga sistemang pantuging upang mapanatili ang isang matatag na likido-vapor interface. Ang kamakailang pananaliksik ay nakatuon sa paggamit ng mga pwersang elemental o elektrostaticstiko upang kontrolin ang pagbuo at pag-in ang singaw sa mga pasoid.

Ang "Thermal Management " at ang Boil-Off

Kahit na sa walang kibong multi-layer insulasyon (MLI), ang mga tagas ng init mula sa radyasyong solar at mga sasakyang pangkalawakang elektroniko ay nagdudulot ng cryogens na vaporize. Ang isang tipikal na tangkeng LH2 ay maaaring makaharang ng 1–3% ng masa nito bawat araw dahil sa boi-off sa mababang orbit ng Lupa. Ang mga aktibong sistemang pampalamig na pinapatakbo ng mga mekanikal na cryocoolers o thermoelectric device ay maaaring humarang sa init bago ito makarating sa propellant. Zero-boil-off (ZBO) na nag-interialized na nag-sclo) na nag-lo-lo na mga aparatong inscresultacked sa mga pagsubok ay naipakita na ang mga tancedcaredcaredcared upang mabawasan ang mga tanced ng mga tanced sa mga tanced. Ang mga tansiyal vent. Ang mga spiral ay ipinapakita sa mga spiral na tancepor.

Pinsala sa Radyasyon at Pagkawalang - Sanggit na Pag - aalis ng Paa

Ang mga sinag na kosmiko at mga enerhiyang solar ay maaaring magresulta ng mga komplikadong mga gastroint sa mga stoable hypergolic propellant (e.g., hydrazine, MON) at maaaring mag-udyok ng radiolytic fluster sa cryogenic fluids. Samantala ang epekto sa LH2 at LOX ay kakaunti, stometable propellants na ginagamit para sa mga pusher at mga lander ay maaaring magdusa mula sa henerasyon ng gas at viscoscossitity. Ang mga prevencer ay maaaring makadetekt ang mga inclusion nito bago painture ng mga optic82.

Ang mga kamakailang pagsulong sa ibayo ng agham ng materyales, thermal engineering, at mga dynamic ng likido ay nagdudulot ng mga solusyong propellant na imbakan na itinuring na hindi praktikal sa isang dekada ang nakalilipas. Ang mga teknolohiyang ito ay direktang sumusuporta sa mga misyon sa Buwan, Mars, at mga malalim na-space na destinasyon.

Sistema ng Cryogenic Fluid Management (CFM)

Ang mga NASAiler Cryogenic Fluid Management program ay ang pagpapayunir ng mga integrated system na nagsasama ng insulasyon, aktibong paglamig, pagkontrol ng presyon, at propellant transfer sa microgravity.Ang isang mahalagang pagsulong ay ang pagbuo ng isang thermodynamic ventment system (TVS) na naglalabas ng kaunting gastroin propellant upang makontrol ang presyon ng tangke nang hindi nag-aksaya ng likido. Ang konsepto ng TVS ay sinusubukan sa mga misyong Artemis, kung saan ang Human Landing System (HLS) ay dapat mag-imbak sa ibabaw ng mga linggo sa temperaturang lunar/2.

Zero-Boil-Off Cryogenic Tanks

Ang teknolohiyang Zero-boil-off (ZBO) ay gumagamit ng isang cryocooler upang makakuha ng init mula sa propellant sa bilis na katumbas o labis na tulo ng init, pinananatili ang likido sa isang patuloy na temperatura at presyon. Ang resulta: walang propellant ay inilulunsad sa kalawakan. Ang pinakamalaking sistemang ZBO na sinubok sa kasalukuyan ay ang MegaFlex Cryo konsepto, na nagpapakita ng kW na pinalamig ang isang propulsion kapag isinulong ang debuttttang M&B ⁇ sp. Ang mga Philippines'tps't ⁇ ay nagbibigay ng mga Philippinescancanclewnclewnclew.

Patiunang Kompositong mga Tangkal

Ang mga instruksyong overwrapped pressure vessel (COPVs) ay matagal nang ginagamit para sa high-pressure gas storage (e.g. helium para sa tank pressurization).[kailangan ng sanggunian] Ang lahat ng-composite cryogenic tank ay nagiging kuwalipikado para sa mga likidong propellant. SpaceX ⁇ s Starship ay gumagamit ng isang hindi kinakalawang na istrakturang bakal, ngunit maraming pag-aaral na nagpapakitang ang carbon fiber ay nagpapatibay ng polymer (CRP) antubic na mga tangke ay makababawas sa mga tangkeng ensiklohikoptoliko[5][T]:[T] [[T]] [[2] [[T]] [[T]] [[5] [[T] [[T]] [[5] [[T] [[T]] [[T]] Ang mga tangke] [[5] [[5] [[5] [[CC.

Mamagnetic at Electrostatic Propellant Management

Sa mikrogravity, ang magnetikong levity ay maaaring magpuwesto ng propellant nang walang mekanikal na kontak. Ang oksihenong likido ay paralogo, kaya ang malakas na superconducting magnets ay maaaring makasilo at makakontrol ng LOX pataks o bula. Para sa elektrikal na instansiya ng mga likido (LH2, LCH4), ang mga elektroptikong field ay maaaring mag-udyok ng polarisasyon at lumikha ng mga dilectrophoretikong puwersa. Ang mga teknik na ito ay nangangakong bawasan ang slosh, mapasimple ang pagpasok ng makina, at pinangyayari ang mabilisang pag-inamlantang paglipat sa pagitan ng mga tangke nang hindi na tulak sa pagitan ng mga punstanker.

Mga Pampamalit na Pambaybayin at Panunumbalik ng In-Orbit

Sa halip na ilunsad ang lahat ng propellant mula sa Lupa, ang mga orbital debut ay maaaring mag-refuel ng sasakyang pangkalawakan pagkatapos na makarating sa orbit, na lubhang binabawasan ang mga launch mass at nakakagawa ng mga high- ⁇ v na misyon.Ang konsepto ay umaasa sa kakayahan na mag-imbak ng mga cryogens sa loob ng mga buwan sa isang bodega, pagkatapos ay mahusay na ilipat ang mga ito sa isang tumatanggap na sasakyan.

Mga Misyon sa Pagpapamalas

Ang mga NASAiler [ (Refeling Arkitekture for Propelaty In-orbit Demonstration) program ay gumagawa ng isang maliit na satelayt upang ipakita ang paglipat ng cyrogen propellants sa microgravity. Ang SpaceX Starship arkitektura ay nakasalalay sa orbital refueling: isang tanker ay maglilipat sa 100 mga ancen ng oksiheno bago ito ay kailangan ding alisin ang mga stabiling likido at lutasin ang mga stabilig likido.

Pangangasiwa sa Init sa Panahon ng Paglipat

Ang paglipat ng cryogenic fluid sa pagitan ng mga tangke sa kalawakan ay nagpapakilala ng dalawang-phase daloy at thermal stratification. Ang kamakailang pananaliksik ay gumagamit ng kombinasyon ng mga hindi nagbobombang presyon-feed system at aktibong giki-down ng tumatanggap na tangke upang maiwasan ang flash vaporization. Ang mga sprally bar at intransplorador ay nagsasanhi ng intentasyong likido upang maiwasan ang isang espesyal na hugis nozlez. Ang NASA Glenn Research Center ay nagpakita na ang isang maingat na dinisenyong paglipat na may natatanging hugis na hindi maaaring bawasan ang boson sa panahon ng paglipat sa ilalim ng 2% na paglipat sa ilalim ng kabuuang lakas.

In-Situ Propelant Storage sa Buwan at Mars

Ang mga misyong long-term ay kukuha ng mga propellant mula sa mga lokal na yaman (ISRU). Sa Buwan, ang mga deposito ng tubig sa mga polo ay maaaring elektrolyisadong maging hidroheno at oksiheno; sa Mars, ang atmospera ay nagbibigay ng carbon dioxide na maaaring gawing methane at oksiheno.Ang pag-iindorso ng mga propelanteng ito sa ibabaw ay nagreresulta ng mga natatanging hamon dahil sa alikabok, mga sukdulan ng temperatura, at mababang grabidad.

Ang Pampalaking Tambalan ng Luna

Ang kalatagan ng buwan ay nakakaranas ng 14 Earth-day na mga yugto ng gabi na may temperaturang kasingbaba ng -180°C. Ang passive thermal control ay mahirap, kaya ang mga aktibong cryocooler ay kakailanganin upang panatilihin ang LOX at LH2 mula sa pagpapakulo. Ang isang bagong konsepto ay gumagamit ng regolith bilang isang thermal mass: maglibing ng mga tangke sa ilalim ng ilang metro ng lupang lunar na insulado ang mga ito at bawasan ang kinakailangang lakas na pampalamig sa pamamagitan ng mga order ng magnitude. Ang mga eksperimento mula sa [[LT:0T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T][T][T][T][T]][T] ay magkhankhankhankorkorkor tank'.

Ang Maningning na Tibo ng Mars

Ang atmospera ng Mars (95% CO2) ay maaaring iproseso gamit ang solidong oxide electrolysis upang makagawa ng oksiheno at carbon monoxide. Gayunpaman, ang pag-iimbak ng resultang likidong oksiheno at methane sa Mars universtancy pressure (mga 6 mbar) ay nangangailangan ng mga tangke na maaaring tumagal sa isang malaking presyon na magkakaiba habang binabawasan ang mass. Ang mga tangkeng may masel na aluminyo na may panloob na mga web at mga elementong labis na widraft ay pinag-aaralan. Ang isa pang paraan: Iimbak ang mga propellandultante bilang mga superprestikal na likido sa katamtamang presyon, binabawasan ang mga tancepwers tank at mga kahilingan ng tansiya.

Mga Tagubilin at mga Priyoridad sa Pananaliksik sa Hinaharap

Habang ang mga ahensiya sa kalawakan at pribadong mga kompanya ay nagtutulak sa patuloy na operasyon sa ibayo ng orbit ng Lupa, ang propellant na teknolohiya ng pag - iimbak ay patuloy na mag - evolve.

  • Ang High-temperature superconducting cryocoolars na tumatakbo sa 77 K o mas mataas, binabawasan ang lakas na kailangan para sa mga sistemang ZBO.
  • Ang survival-healing elementong mga tangke na may mga nakapaloob na mikrocapsule na nagkukumpuni ng mga micro-cracks na sanhi ng thermal bicycling.
  • Autonomous fluid management AI na humuhula ng propellant slosh at nag-aayos ng presyon ng tangke sa tunay-panahon gamit ang mga sensor array.
  • [[Talaksan:0] na maaaring matukoy ang mga butas ng butas sa mga pader ng tangke o mga welds mula sa metro ang layo.
  • Multifunctional istruktura[ na nagsasama ng mga pader ng tangke sa mga panel ng radyetor at thermal shield upang makatipid ng mass.

Ang mga pagbabagong ito ay magiging mahalaga hindi lamang para sa mga misyong crewed sa Buwan at Mars kundi rin naman para sa robotikong panggagalugad ng panlabas na sistema solar, kung saan ang mga landscain na stand ay aabot hanggang sa mga taon sa halip na mga buwan.

Pagsasaayos

Ang mga pagsulong sa mga teknolohiyang propellant imbakan na binalangkas dito ay ang pagbago ng pangitain ng mga misyong long-term space sa isang inhenyeriya. mula sa mga tangkeng sero-boil-off cryogenic hanggang sa mga partikulong mga sasakyang presyon at magnetikong pamamahalang likido, ang bawat survelopment address na kailangan para sa mga makasaysayang limitadong paglalakbay na tumagal. Nakasama ang mga in-orbit refueling at ISRU systems, ang mga teknolohiyang ito ay makakatulong sa mga sasakyang pangkalawakan upang dalhin ang evashlanture round round na mga paglalakbay sa Mars, magtatag ng mga permanenteng regulator na bodega, at sa mga planetang panlabas. Ang mga sistemang ito ng mga surpor na pang-kapara sa susunod na mga pagsubok sa mga sasakyang panghimpapawid, at mga sistemang element sa susunod na element sa mga element sa mga element sa mga elemental na Philippines.