NASA, yeni nesil uzay aracı ısı eşanjörlerini test etmeye başladı
NASA'nın derin uzay Orion uzay aracı, mürettebatı ve ekipmanı korumak için termal enerjinin hassas kontrolüne ihtiyaç duyar.
Resim kaynağı: Lockheed Martin
Uluslararası Uzay İstasyonunda kullanılan Faz Değişimi Isı Değiştirici Gösteri Tesisi (Faz Değişimi Isı Değiştirici Gösteri Tesisi), sıcaklığı kontrol etmek için parafin kullanımını test edecek ve Orion uzay aracında kullanılabilir.
İmaj Kredisi: NASA / Rubik Sheth
Uluslararası Uzay İstasyonunda kullanılan faz değişimi ısı eşanjörü göstericisi, sıcaklığı kontrol etmek için parafin kullanımını test edecek ve Orion uzay aracında kullanılabilir.
İmaj Kredisi: NASA / Rubik Sheth
Faz değişimli ısı eşanjörü göstericisi, 10 pound (4,5 kg) parafin mumu taşıyan bir mutfak çekmecesine benzer çıkarılabilir bir modüle sahiptir.
İmaj Kredisi: NASA / Rubik Sheth
21 Temmuz 2016'da Uluslararası Uzay İstasyonu'nun (ISS) mürettebatı, NASA'nın yeryüzünden derin uzaya insanlı bir yolculuk gerçekleştirmesine yardımcı olacak bir parça benzersiz donanım teslim aldı.
Faz değişim malzemesi ısı eşanjörü (PCM HX) göstericisi, SpaceXin Dragon kargo gemisine binip Uluslararası Uzay İstasyonu'na gitti. Uzay aracı, 18 Temmuz'da Florida'nın Calaway kentinden Falcon 9 roketini taşıdı Cape Canaveral Hava Kuvvetleri İstasyonu (Cape Canaveral Hava Kuvvetleri İstasyonu) kaldırıldı. Dragon uzay aracı, 20 Temmuz'un başlarında uzay istasyonuna ulaştı ve mürettebat, kargo uzay aracından uzay istasyonuna yaklaşık 5.000 pound (4.536 kg) bilimsel, araştırma ve yörünge laboratuar donanımı yüklemeye başlayabilir.
Bu donanım, uzay teknolojisini ilerletecek ve NASA'nın gelecekteki görevlerinde ve büyük ulusal ihtiyaçlara yönelik çözümlerde yeni ilerlemeyi teşvik edebilecek olan NASA'nın Oyun Değiştirme Geliştirme programının çabalarından biridir. Daha yeni olan ise, bu yüksek teknoloji ürünü cihazın doku olarak parafine benzer bir malzeme ile doldurulmuş olmasıdır.
Termodinamik zorluk
Rubik Sheth, "Parafin kullanımı MÖ 221-206 yıllarına kadar izlenebilir, ancak 21. yüzyılda uzay yolculuğu için ideal bir malzeme olarak düşünülemez, ancak bu örnek doğrudur" diye açıkladı. Rubik Sheth, NASA'nın Johnson Uzay Merkezi (Johnson Uzay Merkezi) Termal Sistem Şubesi (Termal Sistem Şubesi) proje yöneticisi ve sistem mühendisidir.
NASA'nın Orion uzay aracının gelecekteki bir görevi, Ay-Dünya uzayındaki mürettebatı desteklemektir. "Uzay aracı güneş ve ay arasında olduğunda, uzay aracı çok ısınır, bu yüzden insanları ayın yakınındaki derin uzaya göndermek termodinamik bir zorluktur. Faz değiştirici malzeme ısı eşanjörlerine ihtiyacımız olan fazlalıkları emmek için, aslında Orion Uzay aracının alacağı enerji, "diye açıkladı Sheth.
Sheth, ısı değiştiricinin uzay aracı içindeki kritik sıcaklığı korumak için bir malzemeyi dondurduğunu veya sıvılaştırdığını, böylece mürettebatı ve ekipmanı koruduğunu belirtti.
Uluslararası Uzay İstasyonunun faz değişimi malzeme ısı eşanjöründe gösterilmek üzere seçilen malzeme N-pentadekan'dır. Sheth, "Tutarlılığı ve dokunuşu çok mum boya gibi" dedi.
Nasıl çalışır
Faz değişimli malzeme ısı eşanjörü, parafin gibi bir faz değişim malzemesini sıvılaştırarak sıcak bir soğutucu görevi gören PCM HX olarak kısaltılmıştır. Enerji daha sonra uzay aracının radyatörü tarafından yayılır ve ardından parafin, bir sonraki termal yük zirvesine hazırlanmak için dondurulur. Sheth, bu yeni tip ısı eşanjörünün Orion tarafından üretilen ısıyı ortadan kaldırmaya ve sıcaklığı daha iyi düzenlemeye yardımcı olabileceğini söyledi. "Bu nedenle, mikro yerçekiminde nasıl çalıştığını görmek için Uluslararası Uzay İstasyonuna uçmasına izin verdik ve sonra bu fikri gerçekleştirmek için bir sonraki adımı attık." Bir PCM HX'de parafin mumu kullanma fikri 1973-1974'ten geldi. NASA Skylab uzay istasyonunda, mürettebat sürekli olarak deneyler yapıyor ve hataları deniyor. Benzer şekilde, parafin mumu ilk olarak Apollo ay iniş projesinin ay gezicisinde pasif bir soğutma aracı olarak kullanıldı. Ancak Sheth, sonuçların tutarsız olduğunu belirtti.
Sheth, United Technologies Aerospace Systems of Windsor Locks, Connecticut ile kapsamlı bir inceleme yaptığımızı ve parafin tabanlı PCM HX'in uçuş gösterileri için yapıldığını söyledi. Uluslararası Uzay İstasyonunun test ekipmanı, PCM HX'in donma ve sıvılaşma döngülerine yardımcı olan ısıtıcılar ve termoelektrik cihazlarda yerleşik bir termal kontrol sistemi kullanır.
Çıkarılabilir mutfak çekmecesi boyutunda bir PCM HX bileşen cihazı, 10 pound (4,5 kg) parafin mumu ile yüklenir. Her bir kilogram parafinin kendisi 200 kilojul ısı enerjisini kilitleyebilir. Böylece kilogram parafine 200 kilojul enerji koyabilirim, dedi Sheth.
Bu, kompakt bir flüoresan lambayı yaklaşık 8 saat aydınlatmaya eşdeğerdir. Kontrol olarak birkaç galon su kullanan parafin bazlı bir PCM HX, Orion uzay aracının yapımcılarına potansiyel büyük ölçekli tasarruflar sağlamaya eşdeğerdir.
Dünyaya dön
Bu ekipman Uluslararası Uzay İstasyonunda günün her saati çalışabilir. Ancak, 10 ila 30 santigrat derece düşük sıcaklık bölgesinde çalışırken, büyük bir enerji tüketicisidir. Bu, gücün uzay istasyonunun diğer yükleriyle dağıtılması gerektiği ve gücün farklı deneyler arasında dağıtılması gerektiği anlamına gelir.
Sheth, "Bu yıl Aralık ayında tekrar denemek istiyoruz" dedi.
Sheth, parafinin bu yılın sonunda cihazdan çıkarılacağını ve ardından Dünya'ya geri döneceğini belirtti. Gerçek gösteri aleti, eksi 10 santigrat derecenin altında sıcaklıklar gerektiren diğer soğutucu akışkan testlerine hazırlanmak için Uluslararası Uzay İstasyonunda kalacak. Parafin NASA'ya geri döndüğünde, görünümü deformasyon açısından incelenecek ve ardından ortadan kesilecektir. Sheth, "Parafin mumunun ısı eşanjör ünitesinin iç geometrisini nasıl koruduğunu görmek istiyoruz" dedi. Bu değerlendirme, gelecekteki parafin bazlı PCM HX'in daha verimli olmasına yardımcı olabilir.
Sheth, amacın Orion uzay aracı ekibinin Orion'un Keşif Görevi 2'ye (EM-2) bir rapor vermek olduğunu, EM-2 için seçilen faz değişikliği malzeme alt sistemi için anahtar tasarım inceleme sürecinin ve deneyim kazanmanın NASA uzay fırlatması olacağını söyledi. Sistem roketinin ilk mürettebatının görevi.
Uluslararası Uzay İstasyonu PCM HX göstericisi, onu 2 yıl içinde iyileştirmek için elinden geleni yaptı.
Sheth, "Proje birçok yönden karşılığını verdi," dedi. "Mühendislik açısından, alet Uluslararası Uzay İstasyonu tarafından tanındı ve tamamladığımız çalışma Dragon uzay aracının uzay istasyonuna taşınması için çok dikkat çekici." Editör: Loura Hall Çeviri: imsue Düzeltme: Frank )
