Команда разрабатывает прототип топливомера для орбиты
Команда разрабатывает прототип топливомера для орбиты

В космосе жидкости ведут себя не так хорошо, как на Земле. Внутри космического корабля микрогравитация позволяет жидкостям свободно плескаться и плавать.

Это поведение составило топливо количество в спутниках трудно определить, но новый прототип топливомера, разработанный в Национальном институте стандартов и технологий (NIST), может предложить идеальное решение. Датчик, описанный в Журнал космических аппаратов и ракет , может в цифровом виде воссоздать трехмерную форму жидкости на основе ее электрические свойства . Дизайн потенциально может предоставить спутниковые операторы с надежными измерениями, которые помогут предотвратить столкновение спутников и продлить их работу.

«Каждый день пребывания на орбите спутника Приносит, вероятно, миллионы долларов дохода, - сказал Ник Дагалакис, член NIST инженер-механик и соавтор исследования. «Операторы хотят использовать каждую каплю топлива, но не настолько, чтобы опустошать бак».

Если пустить бак спутника всухую, он может остаться на своей первоначальной орбите без топлива, чтобы избежать столкновения с другими спутниками и образования опасных облаков мусора.

Чтобы снизить вероятность столкновения, операторы экономят последние несколько капель топлива, чтобы выбросить спутники на орбиту захоронения, за сотни километров от работающего космического корабля. Однако они могут тратить топливо в процессе.

На протяжении десятилетий измерение топлива в космосе не было точной наукой. Один из наиболее часто используемых методов заключается в оценке количества топлива, сжигаемого при каждой тяге, и вычитании этого количества из объема топлива в баке. Этот метод довольно точен на начальном этапе, когда бак почти полностью заполнен, но ошибка каждой оценки распространяется на следующую, увеличиваясь с каждым толчком. К тому времени, когда уровень танка заканчивается, оценки становятся больше похожими на приблизительные предположения и могут ошибаться на целых 10%.

Без надежных измерений операторы могут отправлять спутники с топливом в баке на досрочный выход на пенсию, потенциально оставляя на столе значительную сумму денег.

В концепции нового датчика, изначально разработанной Манохаром Дешпанде, менеджером по передаче технологий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, используется недорогой метод трехмерной визуализации, известный как объемная электрическая емкостная томография (ECVT).

Как и компьютерный томограф, ECVT может приблизительно определить форму объекта, проводя измерения под разными углами. Но вместо рентгеновских лучей электроды излучают электрические поля и измеряют способность объекта накапливать электрический заряд или емкость.

Дешпанде обратился к Дагалакису и его коллегам из NIST, имевшим предыдущий опыт изготовления емкостных датчиков, чтобы помочь воплотить свои разработки в реальность.

В чистой комнате NanoFab в Центре наноразмерной науки и технологий NIST исследователи изготовили сенсорные электроды, используя процесс, называемый мягкой литографией, при котором они печатали рисунки чернилами на медных листах с гибкой пластиковой основой. Затем коррозионный химикат вырезал обнаженную медь, оставив желаемые полосы металла, сказал Дагалакис.

Команда выложила гибкими датчиками внутреннюю часть яйцевидного контейнера, смоделированного по образцу одного из топливных баков НАСА. Внутри резервуара электрические поля, излучаемые каждым датчиком, могут восприниматься другими. Но какая часть этих полей в конечном итоге передается, зависит от емкости любого материала внутри резервуара.

«Если у вас нет топлива, у вас самая высокая передача, а если у вас есть топливо, у вас будут более низкие показания, потому что топливо поглощает электромагнитную волну», - сказал Дагалакис. «Мы измеряем разницу в передаче для каждой возможной пары датчиков, и, объединив все эти измерения, вы можете узнать, где находится топливо, а где его нет, и создать трехмерное изображение».

Чтобы проверить, как могут выглядеть возможности новой системы по измерению уровня топлива в космосе, исследователи подвесили наполненный жидкостью баллон в баке, имитируя жидкую каплю в условиях микрогравитации.

Многие жидкости, обычно используемые для приведения в движение спутников и космических кораблей, такие как жидкий водород и гидразин, легко воспламеняются в богатой кислородом атмосфере Земли, поэтому исследователи решили испытать что-то более стабильное, сказал Дагалакис.

По рекомендации Дешпанде они заполнили воздушные шары жидкостью-теплоносителем, обычно используемой для хранения или рассеивания тепловой энергии в промышленных процессах, поскольку она точно имитировала электрические свойства космического топлива.

Исследователи активировали систему и отправили данные о емкости в компьютер, который произвел серию двухмерных изображений, отображающих местоположение жидкости по всей длине танк . При компиляции изображения дали возможность трехмерного изображения воздушного шара с диаметром, который менее чем на 6% отличался от фактического диаметра воздушного шара.

«Это всего лишь экспериментальный прототип, но это хорошая отправная точка», - сказал Дагалакис.

В случае дальнейшего развития система ECVT могла бы помочь инженерам и исследователям преодолеть несколько других проблем, связанных с поведением жидкости в космосе.

«Эту технологию можно использовать для непрерывного мониторинга потока жидкости во многих трубах на борту Международной космической станции и для изучения того, как небольшие силы плескания жидкости могут изменить траекторию космических кораблей и спутников», - сказал Дешпанде.

Источник
Имя:*
E-Mail:


Популярные новости
568

Марсоход НАСА Perseverance находится на полпути к Марсу

Все о космосе

544

Данные Юноны указывают на то, что «спрайты» или «эльфы» резвятся в атмосфере Юпитера

Все о космосе

492

Геологи моделируют почвенные условия, чтобы помочь выращивать растения на Марсе

Все о космосе

499

Изображение: Космические эндотелиальные клетки человека

Все о космосе

567

Метеорит «Огненный шар» содержит нетронутые внеземные органические соединения

Все о космосе

458

Вода на Луне: исследования раскрывают ее тип и изобилие, что расширяет планы исследований

Все о космосе

623

Луна богаче водой, чем когда-то думали

Все о космосе

537

НАСА начнет деликатную укладку образцов астероида OSIRIS-REx

Все о космосе

528

Tupperware стреляет по звездам с помощью устройства, предназначенного для выращивания овощей в космосе

Все о космосе

457

SpaceX начинает развертывание Интернета Starlink, надеясь, что это профинансирует полеты на Марс

Все о космосе

Комментарии
Сообщество
Оцените работу движка
Календарь
«    Декабрь 2022    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031 
Облако тегов
ESA и Auroch Digital запускают игру Mars Horizon Preparing for a human mission to Mars SpaceX готова доставить четырех астронавтов на МКС в субботу SpaceX отправит в космос спутник TU Dresden Аспирант первым заметил астероид Более надежные признаки жизни Взлетят ли наконец маленькие ракеты Генезис голубых молний в стратосфере обнаружен с МКС Земляне и космонавты болтают по радиолюбителю Исследование подтверждает Китай Комета 2019 LD2 Маленький спутник НАСА начнет деликатную укладку образцов астероида OSIRIS-REx Новый малый спутник SIMPLEx по прокладыванию трасс Открывается окно для тестового полета Virgin Galactic с космодрома Первый в мире образец газа из дальнего космоса подтвержден Полевая геология на экваторе Марса указывает на древнее мегаводнение Пыль астероида Рюгу доставлена ​​на Землю Самые старые карбонаты в солнечной системе Слои за слоями горных пород в Искренней Часме на Марсе Солнечный телескоп выпустил первое изображение солнечного пятна Спящие лемуры могут быть ключом к криогенному сну во время космических путешествий человека Ученые используют данные НАСА Хаябуса 2 Что выполнила миссия Японии Хаябуса2 Эксперимент с космическими червями показывает Японский космический корабль с образцами почвы астероидов приближается к дому активно переходила на возможно повторить долгий путь к Луне извлеченная в Австралии как нервная система астронавтов приспосабливается к микрогравитации найдена в ящике японского зонда новое исследование первым преодолевший звуковой барьер поскольку ограничения Covid повышаются прогнозирует новое исследование самое большое море Титана имеет глубину 1000 футов что нужно

Внешний вид
Panel heading without title
Panel content
Panel heading without title
Panel content

Новости про космос планеты и космические технологии