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NASA testa novo dispositivo de reabastecimento para futuras missões de reabastecimento no espaço
Para a próxima geração de missões de exploração do espaço profundo da NASA, as naves espaciais podem precisar de reabastecer na órbita da Terra antes de avançarem para o sistema solar. Semelhante à forma como uma bomba de gasolina precisa de um bico para caber no seu tanque de combustível, as futuras espaçonaves podem exigir um dispositivo especial para abastecer antes da partida, conhecido como crioacoplador.
Os acopladores criogênicos permitiriam que as espaçonaves se conectassem a futuros depósitos de propulsores orbitais, que serviriam como postos de gasolina do espaço. A tecnologia traz o desafio de transferir de forma confiável fluidos criogênicos ou superfrios sem perder propelente ou desempenho. Propelentes criogênicos como o hidrogênio líquido e o oxigênio líquido devem permanecer resfriados a centenas de graus abaixo de zero Fahrenheit, impondo exigências rigorosas aos materiais, vedações e mecanismos que os movem.
“O reabastecimento criogênico em órbita entre duas espaçonaves ainda não foi feito e continua sendo um dos desafios de engenharia mais difíceis em voos espaciais”, disse Travis Belcher, gerente de projetos de crioacopladores no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. “Essas transferências de propulsores são essenciais para os tipos de missões que a NASA deseja realizar no futuro, portanto, desenvolver um acoplador que possa lidar com propelentes ultrafrios é um passo crítico para tornar essa capacidade real.”
Acopladores terrestres como aqueles usados para preencher o SLS (Sistema de Lançamento Espacial) para missões Artemis não são uma opção para transferências de propulsores em órbita. Esses acopladores são liberados rapidamente durante o lançamento de um foguete e devem ser reconectados manualmente para o próximo vôo. Eles também não foram projetados para operar no ambiente hostil do espaço e são muito maiores do que seriam usados para reabastecer o tanque de combustível de uma espaçonave em órbita.
Para enfrentar esses desafios, a NASA testou um crioacoplador desenvolvido pela L3Harris.
“Os crioacopladores em que estamos trabalhando podem ser acoplados e desconectados várias vezes e são totalmente automatizados, para que os astronautas não tenham que realizar uma caminhada espacial para transferir o propelente”, disse Belcher. “Eles são rigorosamente projetados para resistir ao espaço e dimensionados para os projetos de tanques esperados.”
Uma equipe conjunta da NASA e L3Harris conduziu recentemente dois tipos de testes na NASA Marshall. Para garantir que o crioacoplador possa lidar com as temperaturas extremamente baixas às quais será exposto, eles utilizaram nitrogênio líquido a menos 321 graus Fahrenheit por meio de múltiplas configurações conectadas e desconectadas para observar como o acoplador reage à contração térmica, ao fluxo e às diferenças significativas de temperatura entre o propelente e os materiais.
A equipe também submeteu o crioacoplador a testes operacionais para determinar seus limites de desempenho. Nesta configuração, uma metade do acoplador foi montada em uma mesa robótica que poderia se mover e girar em qualquer direção, permitindo simular um acoplamento desalinhado com a outra metade, que permaneceu estacionária acima da mesa. O crioacoplador foi projetado para acomodar algum desalinhamento caso a espaçonave e o depósito não estejam perfeitamente alinhados durante a acoplagem.
“Esses crioacopladores estão no início do desenvolvimento, então os testes se concentram principalmente na funcionalidade básica”, disse Belcher. “Futuras campanhas de teste irão projetá-los para missões específicas e avaliá-los de forma mais meticulosa com base nos requisitos dessa missão.”
O teste do crioacoplador foi feito como parte de um projeto de 2022 Anúncio de oportunidade de colaboraçãouma parceria em que os centros da NASA fornecem a empresas selecionadas experiência, instalações, hardware e software sem nenhum custo.
OGerenciamento de fluidos criogênicosO projeto de portfólio, uma equipe interagências baseada na NASA Marshall e no Glenn Research Center da NASA em Cleveland, supervisiona o desenvolvimento do crioacoplador.
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