I ricercatori usano l’origami per risolvere la sfida del viaggio spaziale

I ricercatori della Washington State University hanno utilizzato l’antica arte giapponese della piegatura della carta per risolvere potenzialmente una delle maggiori sfide per i viaggi nello spazio: come immagazzinare carburante e trasportarlo ai motori a razzo.

I ricercatori hanno sviluppato una sacca del carburante in plastica piegata ispirata agli origami che non si spezza a temperature estremamente basse e può un giorno essere utilizzata per immagazzinare e pompare carburante. Guidati dalla studentessa laureata Jill Westra e Jake Leachman, professore associato presso la School of Mechanical and Materials Engineering, i ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista, Refrigerato.

La sfida della gestione del carburante è stata un importante fattore limitante nei viaggi spaziali ed è fortemente vincolata Viaggio spaziale O a voli più brevi di grandi quantità di merci o a piccoli satelliti per missioni a lungo termine. Nei primi giorni del programma spaziale statunitense negli anni ’60 e ’70, i ricercatori hanno tentato di sviluppare palloncini circolari per immagazzinare e pompare idrogeno liquido. Hanno fallito. Ogni vescica si frantumerà o colerà quando tenteranno di spremerla alle temperature estremamente basse richieste per i combustibili liquidi. I progetti più ricercati sono durati cinque cicli.

I ricercatori hanno abbandonato questo sforzo e si sono invece affidati a dispositivi di gestione del carburante meno perfetti. I sistemi attuali utilizzano la lamiera e il principio della tensione superficiale per gestire i combustibili liquidi, ma i sistemi sono lenti e possono perdere carburante solo in piccole quantità, quindi le dimensioni dei serbatoi del carburante e le funzioni sono limitate.

“Le persone hanno cercato a lungo di fare sacchi di carburante per missili”, ha detto Leachman. “Al momento non stiamo facendo viaggi lunghi e lunghi perché non possiamo immagazzinare carburante abbastanza a lungo nello spazio”.

Facendo ricerche sulla letteratura, Westra ha prodotto un documento in cui i ricercatori hanno sviluppato alcuni soffiatori a base di origami. I ricercatori hanno iniziato a studiare l’origami negli anni ’80 e ’90 con l’idea di sfruttare le sue forme complesse e il suo interessante comportamento meccanico. Le pieghe dell’origami esercitano uno stress sul materiale, rendendolo meno probabile che si strappi. Utilizzando un sottile foglio di plastica di Mylar, Westra e i collaboratori dell’Hydrogen Properties Laboratory for Energy Research hanno deciso di applicare il progetto che hanno visto per sviluppare una vescica del carburante.

“Le soluzioni migliori sono quelle già pronte che puoi poi trasferire a ciò su cui stai lavorando”, ha detto Westra.

Dopo che non aveva provato l’origami prima, ha detto che ci sono voluti alcuni tentativi e alcune ore con un video di Youtube per capire come piegare il mantice. Una volta piegato, testalo in azoto liquido a circa 77 gradi Kelvin. I ricercatori hanno scoperto che la vescica può essere schiacciata almeno 100 volte senza rompersi o fuoriuscire in condizioni di freddo. Da allora hanno riavvitato il soffiatore un paio di volte e ancora non ha fori.

“Pensiamo di aver risolto un grosso problema che stava trattenendo tutti”, ha detto Leachman. “Siamo un po ‘entusiasti di questo.”

I ricercatori stanno ora iniziando a condurre test più rigorosi. Hanno in programma di eseguire un test con l’idrogeno liquido e valutare quanto bene li immagazzinano ed espellono carburante Un confronto delle portate della vescica con i sistemi attuali. Westra ha recentemente ricevuto una borsa di studio NASA Graduate per continuare il progetto.

“Il successo di Kjell è un ottimo esempio di grandi studenti della WSU che studiano cosa c’è e poi si trovano nel posto giusto al momento giusto per realizzarlo”, ha detto Leachman.