NASA тестирует новое устройство для дозаправки для будущих миссий по дозаправке в космосе

Для следующего поколения миссий NASA по исследованию глубокого космоса космическим аппаратам может понадобиться дозаправка на орбите Земли перед тем, как продвинуться дальше в солнечную систему. Подобно тому, как бензоколонка нуждается в насадке для заправки вашего топливного бака, будущим космическим аппаратам может потребоваться специальное устройство для заправки перед отправлением, известное как криокуплер.

Криокуплеры позволят космическим аппаратам подключаться к будущим орбитальным депо топлива, которые будут служить бензозаправками в космосе. Эта технология сталкивается с задачей надежной передачи криогенных, или супер-холодных, жидкостей без потерь топлива или производительности. Криогенные топлива, такие как жидкий водород и жидкий кислород, должны оставаться охлажденными до сотен градусов ниже нуля по Фаренгейту, что ставит строгие требования к материалам, уплотнениям и механизмам, которые их перемещают.

"Дозаправка криогенным топливом между двумя космическими аппаратами на орбите еще не проводилась и остается одной из самых сложных инженерных задач в космических полетах", - сказал Трэвис Белчер, менеджер проекта криокуплера в Космическом центре Маршалла NASA в Хантсвилле, штат Алабама. "Эти передачи топлива необходимы для тех видов миссий, которые NASA хочет выполнять в будущем, поэтому разработка куплера, который может работать с ультра-холодными топливами, является критическим шагом к реализации этой возможности."

Наземные куплеры, такие как те, что используются для заполнения SLS (Системы космического запуска) для миссий Artemis, не подходят для орбитальных передач топлива. Эти куплеры быстро отключаются во время запуска ракеты и должны быть вручную переподключены для следующего полета. Они также не предназначены для работы в суровых условиях космоса и значительно больше, чем те, которые будут использоваться для дозаправки топливного бака орбитального космического аппарата.

Чтобы справиться с этими вызовами, NASA протестировала криокуплер, разработанный компанией L3Harris.

"Криокуплеры, над которыми мы работаем, могут подключаться и отключаться несколько раз и полностью автоматизированы, так что астронавтам не придется выполнять выход в открытый космос для передачи топлива", - сказал Белчер. "Они тщательно спроектированы для работы в космосе и имеют размеры, соответствующие ожидаемым конструкциям баков."

Совместная команда NASA и L3Harris недавно провела два типа испытаний в NASA Маршал. Чтобы убедиться, что криокуплер может справляться с экстремально низкими температурами, криогенный азот при минус 321 градусе по Фаренгейту пропускали через несколько подключенных и отключенных конфигураций, чтобы наблюдать, как куплер реагирует на термическое сжатие, поток и значительные температурные различия между топливом и материалами.

Команда также провела операционные испытания криокуплера, чтобы определить его предельные характеристики. В этой настройке одна половина куплера была установлена на роботизированный стол, который мог двигаться и вращаться в любом направлении, позволяя имитировать несоосное стыковку с другой половиной, которая оставалась неподвижной над столом. Криокуплер спроектирован так, чтобы учитывать некоторые несоответствия в случае, если космический аппарат и депо не идеально выровнены при стыковке.

"Эти криокуплеры находятся на очень ранней стадии разработки, поэтому испытания в основном сосредоточены на базовой функциональности", - сказал Белчер. "Будущие испытательные кампании будут разрабатывать их для конкретных миссий и оценивать более тщательно на основе требований этой миссии."

Испытания криокуплера проводились в рамках Объявления о возможности сотрудничества 2022 года, партнерства, в рамках которого центры NASA предоставляют отдельным компаниям экспертизу, оборудование, аппаратное и программное обеспечение безвозмездно.

Проект Портфолио управления криогенными жидкостями, межведомственная команда, базирующаяся в NASA Маршал и Исследовательском центре Гленна NASA в Кливленде, курирует разработку криокуплеров.

Чтобы узнать больше о управлении криогенными жидкостями, посетите:

https://go.nasa.gov/CFM