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
485

Марсоход НАСА Perseverance находится на полпути к Марсу

Все о космосе

482

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

Все о космосе

435

Геологи моделируют почвенные условия, чтобы помочь выращивать растения на Марсе

Все о космосе

434

Изображение: Космические эндотелиальные клетки человека

Все о космосе

474

Метеорит «Огненный шар» содержит нетронутые внеземные органические соединения

Все о космосе

424

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

Все о космосе

545

Луна богаче водой, чем когда-то думали

Все о космосе

426

НАСА начнет деликатную укладку образцов астероида OSIRIS-REx

Все о космосе

451

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

Все о космосе

426

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

Все о космосе

Комментарии
Сообщество
Оцените работу движка
Календарь
«    Июнь 2022    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930 
Облако тегов
ATLAS NSF планирует вывести из эксплуатации 305 Solar Orbiter SpaceX запускает поставки для космической станции «Потеря связи» затрудняет испытательный полет Virgin Galactic Астрономы Техаса возрождают идею создания «Абсолютно большого телескопа» на Луне В музее Алабамы восстановят полноразмерный макет космического челнока Выход на орбиту американо Гражданские ученые Задержка полета экипажа SpaceX Изучение динамики дюн поможет ученым понять топографию Марса Исследование исследует Исследователи представили сверхбыструю экзопланетную камеру Капсулы SpaceX впервые припаркованы бок о бок на станции Китайская капсула возвращается на Землю с лунными камнями Китайский космический корабль с лунными камнями стартует с Луны Краудсорсинг «Странные лучи» в социальных сетях проливает свет на освещение черной дыры Магнитные волны объясняют загадку внешнего слоя Солнца Мини НАСА покупает лунную пыль за 1 доллар Образец астероида из Австралии может показать происхождение жизни Плохая кабельная разводка является причиной неудачного запуска европейских спутников Раскрытие скрытой стороны штормов Соединение Земли с Луной Тестирование воды Через год после крушения Израиль обнародовал новый план высадки на Луну Япония ожидает возвращения капсулы с образцами почвы астероида астероидные крошки гоняющиеся за северным сиянием если мы не будем действовать сейчас й грузовой миссии SpaceX кратеры и обрушение на Марсе но наблюдения НЛО неубедительны новые исследовательские полеты выполняются в 21 помогают открыть новую функцию STEVE похожие на уголь раскрывающие тайну спутника Марса Фобос спутник U Луизианы что гравитация влияет на гены что там могут быть инопланетяне

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

Новости про космос планеты и космические технологии