НАСА направи решителна стъпка към превръщането на зареждането на космически кораби в космоса в реалност. Северноамериканската агенция планира да тества криогенни технологии, използвайки специален сателит, наречен LOXSAT (Liquid Oxygen Flight Demonstration), с цел да направи така наречените орбитални „горивни станции“ жизнеспособни. Инфраструктурата на Essa се счита за фундаментална за бъдещи пилотирани мисии до Lua и Marte, в допълнение към това, че представлява решаващ технологичен напредък за изследване на космоса на дълги разстояния.
Satélite ще бъде пуснат от Rocket Lab през юли
LOXSAT ще бъде изстрелян от Nova Zelândia не по-рано от 17 юли на борда на ракета Electron от Rocket Lab. Сателитът ще бъде поставен в ниска околоземна орбита (LEO) с помощта на платформа Photon от същата компания, в мисия, която се очаква да продължи девет месеца. Durante През този период оборудването ще тества 11 различни компонента за управление на криогенни течности, събирайки съществени данни за подобряване на технологиите и позволявайки тяхното мащабиране за бъдещи операции.
Мисията представлява сътрудничество между НАСА и Eta Space, компания, базирана на Rockledge, Flórida, която ръководи развитието на криогенна технология. Cientistas и инженерите от центровете Marshall, Glenn и Kennedy на НАСА активно участват в проекта. Инициативата е част от програмата Tipping Point на агенцията, която избира частни компании за създаване на решения, които поддържат програмата Artemis и нейните устойчиви операции в Lua до 2030 г.
Основното техническо предизвикателство, пред което ще се изправи LOXSAT, е поддържането на криогенни пропеланти при изключително ниски температури за дълги периоди във вакуума на космоса. Fluidos като течен водород и течен кислород трябва да се съхраняват при много специфични условия, така че да не се изпаряват или замръзват нежелано. Atualmente, тази трудност е една от най-големите пречки пред разгръщането на системи за зареждане с гориво в орбита, ограничавайки възможностите на пилотираните космически изследвания.
https://twitter.com/SPACEdotcom/status/2056771275813712181?ref_src=twsrc%5Etfw
Manutenção гориво в космически вакуум
Криогенните течности показват уникални свойства, които ги правят идеални за космическо задвижване, но изключително трудни за управление в орбита. Течният кислород и течният водород предлагат по-висока енергийна плътност от традиционните горива, позволявайки по-големи полезни товари или по-големи обхвати. Porém, тези горива изискват сложна топлоизолация, за да се избегне изкипяване, процес, при който течността се изпарява естествено дори в специализирани контейнери.
Тестовете LOXSAT ще осигурят критични данни за това как многофазните топлоизолатори работят в микрогравитация, как специализираните резервоари поддържат вътрешно налягане без конвенционални клапани и как системите за пренос на течности работят във вакуумни условия. Esses знанията са от съществено значение за проектирането на постоянни станции за зареждане с гориво, които могат да бъдат разположени в лунна орбита или околоземна орбита като поддържаща инфраструктура.
Компонентите, които ще бъдат тествани, включват усъвършенствани изолационни системи, дистанционно управлявани клапани, специализирани сензори за налягане и температура и конструкции на резервоари, оптимизирани за космическата среда. Cada един от тези елементи ще бъде непрекъснато наблюдаван по време на деветмесечната мисия, генерирайки безпрецедентна база данни за криогенно поведение в космоса.
Economia и ефективност за бъдещи мисии
Ако тестовете са успешни, последствията за изследването на космоса ще бъдат революционни. Космическите кораби ще могат да бъдат изстрелвани от Terra с по-малко гориво, значително намалявайки разходите за изстрелване и повишавайки ефективността на мисията. Вместо да носят цялото необходимо гориво от излитането, корабите могат да презаредят гориво на стратегически разположени орбитални станции по време на пътуването си.
Подходът се счита за особено критичен за мисии на дълги разстояния, като пътувания до Marte, където необходимото количество гориво представлява значително логистично ограничение. Пилотиран космически кораб за Marte ще се нуждае от количество гориво, сравнимо със собственото му тегло, за да направи пълното пътуване, оставяйки само Terra. Със станциите за зареждане с гориво в орбита това първоначално тегло ще бъде драстично намалено, което ще позволи повторното използване на ракетите носители и ще направи междупланетното пътуване икономически жизнеспособно.
Възможността за зареждане с гориво в космоса също се разглежда като важна стъпка към осигуряване на постоянно човешко присъствие на други небесни тела. Sem орбитални бензиностанции, установяването на постоянни лунни бази или градове на Marte ще остане технически възможно, но икономически непрактично. С инфраструктурата за презареждане цената на тон, полетен в космоса, ще спадне драстично, отваряйки възможности за космически туризъм, добив на астероиди и комерсиализация на орбитални ресурси.
Viabilidade техническа и търговска орбитална инфраструктура
Резултатите от експериментите LOXSAT ще бъдат от решаващо значение за определяне на техническата и икономическа осъществимост на постоянна орбитална инфраструктура за презареждане. Инженерите на NASA и Eta Space се надяват, че получените данни ще им позволят да сертифицират технологии за използване в рутинни операции. Atualmente, никоя криогенна станция за зареждане не работи в постоянен оперативен мащаб в космоса.
Сателитът ще се фокусира специално върху запазването и обработката на криогенни горива в реални космически условия, а не лабораторно симулирани такива. Microgravidade, слънчевата радиация и температурните вариации, причинени от орбиталното въртене, създават предизвикателства, които не могат да бъдат напълно възпроизведени на Terra. Факторите на Esses влияят върху това как се държат течностите вътре в резервоарите, как топлоизолацията се влошава с времето и как механичните системи функционират след месеци на излагане на суровата среда на космоса.
Публично-частното партньорство между НАСА и Eta Space е пример за това как агенцията се стреми да ускори технологичните иновации. Enquanto NASA предоставя експертиза, инфраструктура за изстрелване и техническо валидиране, частни компании поемат търговски рискове и предлагат иновативни решения. Моделът Esse даде възможност за напредък в области, които са в застой от десетилетия, като превозни средства за многократна употреба и хиперзвуково задвижване.
Integração към Artemis програма и орбитална икономика
Програмата Artemis представлява най-амбициозното усилие за изследване на Луната след мисиите Apollo от 70-те години на миналия век. НАСА планира да създаде устойчиви лунни бази, способни да подкрепят научни изследвания, добив на ресурси и търговски операции. Estações за орбитално презареждане ще бъде основна част от тази стратегия, позволявайки на корабите да извършват множество пътувания с по-малко потребление на енергия.
Além от програмата Artemis, технологията може да бъде от полза за нововъзникващите бизнес операции. Private Empresas разработва комуникационни сателити, платформи за производство в орбита и превозни средства за космически туризъм. Todas тези приложения ще се възползват от надеждна и рентабилна инфраструктура за зареждане с гориво. Успехът на LOXSAT може да постави основата за мрежа от космически бензиностанции, обслужващи както правителствени, така и търговски мисии.
Стабилната орбитална икономика зависи от намаляването на разходите чрез ефективно повторно използване и зареждане с гориво. Ракетата Rocket Lab Electron, която ще изстреля LOXSAT, е проектирана да бъде многократно използвана, намалявайки разходите за изстрелване. Ако се комбинира със станции за зареждане с гориво в орбита, този модел ще създаде наистина устойчива и икономически жизнеспособна система за космически транспорт за следващото десетилетие.
Следващите няколко месеца ще бъдат критични. LOXSAT ще влезе в орбита в средата на юли и веднага ще започне тестове. Събраните данни от Cada ще допринесат за валидиране или коригиране на проекти за по-големи, постоянни станции за зареждане с гориво. Успехът на тази мисия може да отбележи момента, в който изследването на космоса с екипаж престане да бъде чисто държавно предприятие и се превърна в инфраструктура, споделена между космически агенции и частни компании, проправяйки пътя за истинска орбитална икономика, базирана на логистични услуги в космоса.