Los investigadores de WSU han utilizado el antiguo arte japonés del plegado de papel para posiblemente resolver un desafío clave para los viajes al espacio exterior: cómo almacenar y transportar combustible a los motores de los cohetes.
Los investigadores han desarrollado una vejiga de combustible de plástico plegada inspirada en el origami que no se agrieta a temperaturas extremadamente frías y que algún día podría usarse para almacenar y bombear combustible. Dirigido por el estudiante graduado Kjell Westra y Jake Leachman, profesor asociado de la escuelade Ingeniería Mecánica y de Materiales, los investigadores han publicado su trabajo en la revista criogénicos .
El desafío de la gestión de combustibles ha sido un factor limitante importante en los viajes espaciales, restringiendo en gran medida los viajes espaciales a viajes más cortos para grandes cantidades de carga o satélites pequeños para misiones de larga duración. En los primeros días del programa espacial de los EE. UU. En elEn las décadas de 1960 y 1970, los investigadores intentaron desarrollar globos redondos para almacenar y bombear combustible de hidrógeno líquido. Fracasaron. Cada vejiga se rompía o goteaba cuando intentaban exprimirla a las temperaturas muy frías requeridas para los combustibles líquidos.ciclos.
Los investigadores abandonaron el esfuerzo y en su lugar llegaron a confiar en dispositivos de gestión de propulsantes menos ideales. Los sistemas actuales utilizan placas de metal y el principio de tensión superficial para gestionar los combustibles líquidos, pero los sistemas son lentos y solo pueden gotear combustibles en pequeñas cantidades.por lo que el tamaño de los tanques de combustible y las misiones son limitados.
"La gente ha estado tratando de hacer bolsas para combustible de cohetes durante mucho tiempo", dijo Leachman. "Actualmente no hacemos viajes grandes y de larga duración porque no podemos almacenar combustible el tiempo suficiente en el espacio".
A través de una búsqueda bibliográfica, Westra encontró un artículo en el que los investigadores desarrollaron algunos fuelles basados en origami. Los investigadores comenzaron a estudiar el origami en las décadas de 1980 y 1990 con la idea de hacer uso de sus formas complejas y su interesante comportamiento mecánico. Los pliegues de origami se extendieronResiste las tensiones en el material, lo que hace que sea menos probable que se rompa. Utilizando una delgada lámina de plástico Mylar, Westra y sus colaboradores en el laboratorio de Propiedades del hidrógeno para la investigación energética decidieron aplicar el diseño que vio para desarrollar una vejiga de combustible.
"Las mejores soluciones son las que ya están listas y que luego puede transferir a lo que está trabajando", dijo Westra.
Como nunca antes había probado el origami, dijo que le tomó un par de intentos y unas horas con un video de Youtube descubrir cómo doblar el fuelle. Una vez que lo dobló, lo probó en nitrógeno líquido a unos 77 grados Kelvin.Los investigadores descubrieron que la vejiga se puede apretar al menos 100 veces sin romperse ni gotear en condiciones de frío. Desde entonces, han demostrado el fuelle en numerosas ocasiones y todavía no tiene agujeros.
"Creemos que hemos resuelto un problema clave que estaba frenando a todos", dijo Leachman. "Estamos un poco entusiasmados con eso".
Los investigadores ahora están comenzando a realizar pruebas más rigurosas. Planean realizar pruebas con hidrógeno líquido, evaluar qué tan bien pueden almacenar y expulsar combustible y comparar las tasas de flujo de su vejiga con los sistemas actuales. Westra recibió recientemente una beca de posgrado de la NASApara continuar el proyecto.
"El éxito de Kjell es un ejemplo perfecto de los grandes estudiantes de WSU que estudian lo que hay y luego están en el lugar correcto en el momento adecuado para hacerlo realidad", dijo Leachman.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Tina Hilding. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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