+
علم

تختبر مضخة وقود الصواريخ التابعة لوكالة ناسا تمهيد الطريق لمركبة هبوط المريخ التي تعمل بوقود الميثان

تختبر مضخة وقود الصواريخ التابعة لوكالة ناسا تمهيد الطريق لمركبة هبوط المريخ التي تعمل بوقود الميثان

اختبرت وكالة ناسا مؤخرًا مضخة توربينية لمحرك صاروخي ثلاثي الأبعاد مع غاز الميثان السائل - وهو مرشح محتمل لتوفير الوقود وتوفير الطاقة لأنواع عديدة من المركبات الفضائية لرحلة ناسا إلى المريخ.

"هذا هو أحد أكثر أجزاء الصواريخ تعقيدًا التي اختبرتها ناسا على الإطلاق باستخدام الميثان السائل ، وهو دافع يعمل بشكل جيد لتزويد مركبات هبوط المريخ والمركبات الفضائية الأخرى بالوقود"

تقول ماري بيث كولبل ، مديرة قسم أنظمة الدفع في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هنتسفيل ، ألاباما.

"جعل التصنيع الإضافي ، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، من الممكن تصميم وبناء واختبار مضختين توربينيتين بتصميمات متطابقة تعمل بشكل جيد مع كل من غاز الميثان السائل ووقود الهيدروجين السائل."

المضخة التوربينية هي قطعة آلية معقدة بشكل لا يصدق. إنه يضم توربينات تدور بسرعات فائقة لتزويد المحركات بالوقود الكافي للمحافظة عليه آلاف الجنيهات من التوجه. تمامًا مثل السيارات ، تتطلب المركبات الفضائية مضخة لتزويد المحرك بالوقود الكافي لتوفير أو الحفاظ على السرعة. ومع ذلك ، في حالة المركبة الفضائية ، يتم استخدام مضخة توربو لتزويد المحرك بالوقود الذي يتطلب أكثر من ذلك600 حصانلتوفير دافع كافٍ.

تتألف المضخة المحددة التي تم اختبارها جزئيًا من أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، ويتم حاليًا تجهيز الأجزاء التي يمكن تصنيعها على متن الطابعات ثلاثية الأبعاد على متن مركبة فضائية للمهام المستقبلية. تمهد الاختبارات جنبًا إلى جنب مع تصنيع الأجزاء الطريق لتزويد المركبات الفضائية المستقبلية بأجزاء معقدة يمكن تصنيعها بسهولة على متنها. مطلوب مضخة توربو جديدة 45٪ أقل أجزاء ، مع توفير أكثر من 600 جالون من الوقود أ دقيقة، يكفي لتشغيل محرك مع أكثر 22500 رطل من الدفع.

استخدمت المضخات التوربينية السابقة النيتروجين السائل الذي يجب تبريده 400 درجة تحت الصفر فهرنهايت (-240 درجة مئوية) ، بينما تستخدم المضخة الجديدة دافع الميثان السائل الذي يتم تبريده إلى درجة حرارة أكثر دفئًا 255 درجة تحت الصفر فهرنهايت (-159 درجة مئوية). يمكن تخزين الميثان السائل في درجة حرارة أكثر دفئًا ، مما يعني أنه يغلي ببطء أكثر ولا يتبدد بسرعة ، مما يجعله أكثر مثالية للتخزين طويل الأجل - وهي ميزة كبيرة لبعثات المريخ. تتمتع المضخة التوربينية الجديدة بالقدرة على استخدام كلا الدواسر التي يمكن أن تكون مفيدة لأن وكالة ناسا لديها التكنولوجيا لتصنيع الميثان من ثاني أكسيد الكربون ، وهو مركب وفير في الغلاف الجوي للمريخ.

مركبة متجولة محتملة حيث يدرس مخططو ناسا مفاهيم مختلفة لبعثات المريخ المأهولة[مصدر الصورة:ناسا]

"من خلال إظهار أن المضخة التوربينية نفسها يمكنها العمل مع أنواع مختلفة من الوقود ، فقد أظهرنا أن التصميم المشترك سيعمل مع أي من المحركات التي تعمل بالميثان أو الهيدروجين ،"

"نظرًا لأن الميثان السائل أكثر كثافة من الهيدروجين ، فإنه يتطلب من المضخة التوربينية أن تدور بسرعة مختلفة لتوصيل نفس الكمية من تدفق الكتلة إلى المحرك."

تقدم وكالة ناسا جميع بيانات الاختبار إلى الشركات الأمريكية على أمل خفض تكلفة الإنتاج لعملية التصنيع الجديدة لبناء الأجزاء ، مع الحفاظ على معايير الطيران. لقد ساعدت الشركات الخارجية بالفعل في جعل المضخة التوربينية المطبوعة ثلاثية الأبعاد المستقبلية حقيقة واقعة.

"سمح لنا التصنيع الإضافي ببناء المضخة التوربينية بأجزاء أقل بنسبة 45 بالمائة"

يقول نيك كيس ، مهندس الدفع في مارشال الذي قاد الاختبار.

"هذا جعل من السهل بناء مضختين توربو ، ووضعهما على منصة الاختبار بسرعة ، والحصول على النتائج. ستكون خطوتنا التالية هي اختبار مضخة الميثان التوربينية السائلة مع مكونات المحرك المطبوعة ثلاثية الأبعاد الأخرى بتكوين مماثل لاختبارات الهيدروجين السائل التي تم إكمالها العام الماضي ".

ناسا تختبر المضخة التوربينية[مصدر الصورة:ناسا]

انظر أيضًا: نجحت ناسا في تضخيم موطنها الفضائي على محطة الفضاء الدولية

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: ناسا تختبر محركا للصاروخ الذي سيحمل البشر إلى المريخ (كانون الثاني 2021).