它將涉及太空港Cryo'enics測試實(shí)驗(yàn)室研究人員開發(fā)的新技術(shù)。
當(dāng)NASA向月球發(fā)射第一批宇航員時(shí)，土星V第二和第三階段的推進(jìn)劑是液態(tài)H 2和液態(tài)氧(O 2)。在裝入運(yùn)載火箭之前，它們被儲(chǔ)存在850,000加侖的球形容器中 - 每個(gè)距離墊約1500英尺。這些儲(chǔ)油罐在30年的航天飛機(jī)計(jì)劃中起到了同樣的作用。但肯尼迪勘探研究和技術(shù)項(xiàng)目高級(jí)首席研究員James Fesmire解釋說，設(shè)備設(shè)計(jì)已經(jīng)過時(shí)了。
“存放大量液體的O技術(shù)2是在第二次世界大戰(zhàn)期間的早期階段的發(fā)展，”他說。“ 在墊39A和B處的液態(tài)H 2和液態(tài)O 2罐的材料和工藝由不銹鋼制成，于20世紀(jì)50年代開發(fā)。”
阿波羅和航天飛機(jī)時(shí)代的持續(xù)問題是顯著的蒸發(fā)或蒸發(fā)以及操作限制。雖然液態(tài)H 2和液態(tài)O 2是優(yōu)質(zhì)的高性能火箭推進(jìn)劑，但它們是低溫的 - 意味著超冷。液態(tài)的O 2為-297華氏度，H 2為-423華氏度。由于環(huán)境溫度，存儲(chǔ)這些商品就像在烤箱中存放冰。
肯尼迪工程公司的研究工程師Adam Swanger說：“現(xiàn)有的儲(chǔ)罐都采用真空夾套，厚度為3英尺厚的珍珠巖。” “它們在1965年是最先進(jìn)的，但沸騰是一個(gè)持續(xù)存在的問題，大量的損失是不可避免的。”
Fesmire指出，為航天飛機(jī)的三個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料所購買的大約一半的液態(tài)H 2由于蒸發(fā)蒸發(fā)而損失。
“我們覺得必須有更好的方式，”他說。
資料來源：NASA / Kim Shiflett
12月19日(2018年)，美國宇航局肯尼迪航天中心的發(fā)射中心39B，機(jī)構(gòu)和承包商管理人員為一個(gè)新的液氫罐打破了局面。
自2001年以來，肯尼迪勘探研究和技術(shù)項(xiàng)目的首席研究員Bill Notardonato博士和佛羅里達(dá)太陽能中心的Jong Baik博士一直在該中心的低溫測試實(shí)驗(yàn)室工作，開創(chuàng)了減輕這些損失的技術(shù)。
集成制冷和儲(chǔ)存(IRaS)是一種制冷系統(tǒng)，可以控制儲(chǔ)罐內(nèi)的液體。該方法使用集成熱交換器和低溫制冷系統(tǒng)直接移除熱能。新技術(shù)的研究始于分析，建模和一系列實(shí)驗(yàn)室研究測試。
“IRaS非常重要，因?yàn)樗梢栽趦?chǔ)存低溫液體時(shí)實(shí)現(xiàn)前所未有的控制，”Notardonato說。“正常的蒸發(fā)率或'煮沸'現(xiàn)在已經(jīng)成為過去。”
新技術(shù)還與新的玻璃“氣泡”絕緣材料相結(jié)合，以取代珍珠巖粉末。根據(jù)肯尼迪和美國宇航局2015年在密西西比州斯坦尼斯航天中心完成的各種現(xiàn)場演示測試，IRaS和玻璃泡沫保溫將導(dǎo)致液體H 2損失通過蒸發(fā)減少46%。這對于容納125萬加侖的新型液態(tài)H 2油箱尤為重要。
相比較而言，就像從泡沫杯中存放冰塊到將其保存在冰箱中一樣。雖然泡沫杯中的絕緣會(huì)減緩熔化，但它不會(huì)阻止它并且無法控制。類似地，低溫液體在儲(chǔ)存在隔熱容器中時(shí)會(huì)蒸發(fā)，即使是具有最高性能真空護(hù)套的隔熱容器也是如此。
在具有溫度控制的冰箱中，冰可以無限期地儲(chǔ)存。使用IRaS的液態(tài)H 2也是如此- 花費(fèi)約15美分的電力可以節(jié)省1美元的H 2。
為了支持美國宇航局的SLS火箭加油，肯尼迪的EGS計(jì)劃很快將開始在Pad 39B 建造新的液態(tài)H 2儲(chǔ)罐。
SLS火箭旨在發(fā)射該機(jī)構(gòu)的獵戶座宇宙飛船，將人類送往遙遠(yuǎn)的目的地，如月球和火星。SLS核心級(jí)和空間級(jí)將需要730,000加侖的液態(tài)H 2和液態(tài)O 2來為四個(gè)核心級(jí)和單個(gè)上級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。
“更大的坦克將允許我們連續(xù)三天嘗試SLS發(fā)射，”Fesmire說。“在過去，我們不得不在兩次嘗試后停下來，這樣可以將更多的液體H 2卡進(jìn)并裝入儲(chǔ)罐。”
斯旺格指出，肯尼迪的美國宇航局正在開發(fā)最先進(jìn)的技術(shù)，不僅支持機(jī)構(gòu)任務(wù)，還包括SpaceX和Blue Origin等商業(yè)公司和合作伙伴，作為該中心作為首要多用戶太空港的一部分。
“通過選擇實(shí)施新的IRaS技術(shù)，EGS有效地創(chuàng)造了未來，”他說。“這是一項(xiàng)創(chuàng)新，可能會(huì)影響這里和未來幾代低溫行業(yè)的工作方式。”
