NASA测试新型太空加油设备,为深空探索铺路
NASA马歇尔航天飞行中心与L3Harris公司联合测试了一种新型低温耦合器(cryocoupler),这是未来在轨航天器加油技术的关键组件。该设备能够在零下321华氏度(约零下196摄氏度)的极端条件下实现燃料的可靠传输。
太空中的"加油站"
对于NASA下一代深空探索任务,航天器可能需要在地球轨道加注燃料后再前往更远的太空。就像加油站需要匹配不同车型的油枪一样,未来的航天器需要一种特殊的设备来连接轨道燃料库——这就是低温耦合器。
低温耦合器能够实现航天器与未来轨道燃料库的连接,这些燃料库将成为太空中的"加油站"。这项技术面临的核心挑战是:在传输低温流体(如液氢和液氧)时,不能损失推进剂或降低性能。这些低温推进剂必须保持在零下数百华氏度的温度,对材料、密封件和传输机构提出了严格要求。
尚未攻克的难题
"航天器之间的在轨低温燃料传输从未实现过,这仍然是航天飞行中最困难的工程挑战之一,"NASA马歇尔航天飞行中心低温耦合器项目经理特拉维斯·贝尔彻说,"这些燃料传输对于NASA未来想要执行的任务至关重要,因此开发能够处理超冷推进剂的耦合器是实现这一能力的关键一步。"
目前用于阿尔忒弥斯任务的SLS火箭地面耦合器无法用于在轨传输。这些地面耦合器在火箭发射时快速释放,需要人工重新连接,且未设计用于太空的恶劣环境,尺寸也远大于轨道航天器所需的规格。
测试内容
NASA与L3Harris团队在马歇尔航天飞行中心进行了两类测试:
热力学测试:将零下321华氏度的液氮通过多次连接和断开配置,观察耦合器在热收缩、流量和显著温差下的反应。
操作测试:将耦合器的一半安装在可多方向移动和旋转的机器人台上,模拟对接时的不对准情况,测试性能极限。耦合器设计为可自动对接和断开,无需航天员进行太空行走来传输燃料。
合作模式
此次低温耦合器测试是2022年合作机会公告(ACO)的一部分,NASA中心向选定公司免费提供专业知识、设施、硬件和软件。低温流体管理项目组由马歇尔航天飞行中心和格伦研究中心的跨机构团队组成,负责监督耦合器开发。
