NASA testira novi uređaj za dopunjavanje goriva u svemiru

Za sljedeću generaciju NASA-inih misija istraživanja dubokog svemira, svemirske letjelice možda će trebati napuniti gorivom u Zemljinoj orbiti prije nego što krenu dalje u Sunčev sustav. Slično kao što benzinskoj pumpi treba mlaznica koja odgovara spremniku goriva, buduće svemirske letjelice mogle bi zahtijevati poseban uređaj za punjenje prije polaska, poznat kao "cryocoupler" ili kriospojnik.

Cryocoupleri bi omogućili svemirskim letjelicama da se povežu s budućim orbitalnim skladištima goriva, koja bi služila kao svemirske benzinske postaje. Tehnologija dolazi s izazovom pouzdanog prijenosa kriogenih, ili super hladnih tekućina bez gubitka goriva ili performansi. Kriogena goriva poput tekućeg vodika i tekućeg kisika moraju ostati ohlađena na stotine stupnjeva ispod nule Fahrenheita, što postavlja stroge zahtjeve na materijale, brtve i mehanizme koji ih pokreću.

„Kriogeno punjenje gorivom u orbiti između dvije svemirske letjelice još nije obavljeno i ostaje jedan od najtežih inženjerskih izazova u svemirskim letovima“, rekao je Travis Belcher, voditelj projekta krioguplera u NASA-inom centru za svemirske letove Marshall u Huntsvilleu u Alabami. „Ovi prijenosi pogonskog goriva ključni su za vrste misija koje NASA želi letjeti u budućnosti, stoga je razvoj spojnika koji može podnijeti ultrahladna pogonska goriva ključan korak prema ostvarenju te mogućnosti.“

Sustavi na tlu, poput onih koje se koriste za punjenje SLS-a (Space Launch System - Svemirski lansirni sustav) za misije Artemis, nisu opcija za prijenos goriva u orbiti. Ti se sustavi brzo otpuštaju tijekom lansiranja rakete i moraju se ručno ponovno spojiti za sljedeći let. Također nisu dizajnirane za rad u teškim svemirskim uvjetima i mnogo su veće od onih koje bi se koristile za punjenje spremnika goriva svemirske letjelice u orbiti.

Kako bi se suočila s tim izazovima, NASA je testirala cryocoupler koji je razvio L3Harris. 

„Kriospojnici na kojima radimo mogu se više puta spajati i odvajati te su potpuno automatizirani, tako da astronauti neće morati izlaziti u svemir kako bi prenijeli pogonsko gorivo“, rekao je Belcher. „Rigorozno su dizajnirani da izdrže svemirske uvjete i dimenzionirani su za očekivane dizajne spremnika.“

Zajednički tim NASA-e i L3Harrisa nedavno je proveo dvije vrste testova u NASA Marshallu. Kako bi osigurali da kriogenički spojnik može podnijeti ekstremno niske temperature kojima će biti izložen, pustili su tekući dušik na minus 321 stupanj Fahrenheita kroz više spojenih i nepovezanih konfiguracija kako bi promatrali kako spojnik reagira na toplinsko skupljanje, protok i značajne temperaturne razlike između pogonskog goriva i materijala.

Tim je također podvrgnuo kriospojnik operativnim testovima kako bi utvrdio njegova ograničenja performansi. U ovom postavu, jedna polovica spojnika bila je montirana na robotski stol koji se mogao pomicati i rotirati u bilo kojem smjeru, što mu je omogućilo simuliranje neusklađenog spajanja s drugom polovicom, koja je ostala nepomična iznad stola.

Kriospojnik je dizajniran da se prilagodi određenom neusklađenju u slučaju da svemirska letjelica i skladište nisu savršeno poravnati prilikom spajanja. 

„Ovi cryocoupleri su u vrlo ranoj fazi razvoja, tako da je testiranje uglavnom usmjereno na osnovnu funkcionalnost“, rekao je Belcher. „Buduće testne kampanje dizajnirat će ih za specifične misije i pažljivije ih procijeniti na temelju zahtjeva te misije.“