Учени тестват системи за отопление и охлаждане за Луната и Марс на МКС

Представете си, че един ден се събуждате на Луната или Марс, гледайки през прозореца си невероятния пейзаж. Може да звучи като сцена от научнофантастичен роман, но вярвате или не, човечеството е все по-близо до превръщането на тази мечта в реалност.

Междупланетни местообитания

Планети като Марс, които винаги са изглеждали като далечни точки в нощното небе, сега са в челните редици на нашите планове за междупланетна колонизация.

Но ние сме свикнали с нашите уютни домове и комфортен климат на Земята. Разполагаме с отоплителни и климатични системи, които ни топлят в студа и охлаждат в жегата. И какво се случва, когато стъпим на Луната или Марс, където температурите са толкова крайни, че дори не можем да си представим? Изведнъж идеята за термостат от космическата ера придобива ново значение.

Това е мястото, където се намесва експеримент на Университета Purdue за Международната космическа станция. В прессъобщение институцията описва най-новия си експеримент за кипене и кондензация (FBCE), предназначен да проучи как работят кипенето и кондензацията при намалена гравитация. Традиционно нашето разбиране за системите за отопление, вентилация и климатизация (HVAC) се корени в гравитацията на Земята.

Но с мечтата за живот на Луната и Марс, която се превръща в реалност с всяко изстрелване в космоса, необходимостта от системи, които могат да работят ефективно при променени гравитационни полета и екстремни температури, става безценна.

Експеримент с кипене и кондензация

Исам Мудавар, професор по машинно инженерство казва:

„Ние сме разработили повече от сто години, за да разберем как системите за отопляване и охлаждане работят в гравитацията на Земята, но не знаем как те работят в безтегловност“.

Част от изследователския център Glenn на НАСА, FBCE пристигна на космическата станция на 4 август чрез 19-ата мисия на Northrop Grumman за търговски услуги за снабдяване (NG-19) за НАСА. Мисията също така носеше допълнителни компоненти за FBCE, който събира данни за космическата станция от август 2021 г.

FBCE се състои от два модула: един за измерване на кипене и един за измерване на кондензация. Настоящата мисия цели да се задълбочи в динамиката на кондензацията в безтегловна среда. Тези експерименти ще останат в орбита до 2025 г., предлагайки безпрецедентна възможност за научната общност да използва този невероятен хардуер.

Ключови данни от експерименти

Последствията от откритията на FBCE не са нищо друго освен революционни. Те не само обещават да променят HVAC системите за лунни и марсиански селища, но също така биха могли да подобрят технологията на космическите кораби, позволявайки им да пътуват на по-големи разстояния чрез използване на иновативни системи за захранване и задвижване.

Кипенето и кондензацията, за разлика от други методи, се очертават като забележително ефективни начини за пренос на топлина в космически кораби, оборудвани с ядрени топлинни или електрически енергийни системи.

FBCE е един от най-обширните и сложни изследователски експерименти на НАСА. Екипът на Мудавар работи върху него от 11 години, като си сътрудничи с изследователския център Glenn на НАСА в Кливланд, който проектира и изгражда летателния хардуер.

Екипът на Мудавар подготвя поредица от изследователски статии, базирани на данните от FBCE, добавяйки към повече от 60 статии, които са публикували за намалена гравитация и флуиден поток от началото на проекта.

Те също така са разработили три комплекта инструменти за прогнозиране, за да анализират данните и да ги направят полезни за инженери и учени. Един набор от инструменти предоставя уравнения за проектиране на космически системи, друг разкрива фундаментална информация за физиката на флуидите, а третият създава изчислителни модели за динамика на флуидите.