توسعه سیستم خنک‌کننده جدید برای ماموریت‌های مهم فضایی

0 460

محققان آمریکایی موفق به توسعه یک سیستم خنک‌کننده الکتروهیدرودینامیک جدید شده‌اند که در ماموریت‌های فضای عمیق کارایی زیادی دارد.
محققان موسسه پلی‌تکنیک ورسستر(Worcester Polytechnic Institute) یا به اختصار WPI واقع در ماساچوست آمریکا با هدایت مهندس جمال یعقوبی، یک سیستم خنک‌کننده الکتروهیدرودینامیک را توسعه داده‌اند که روی ایستگاه بین‌المللی فضایی تحت آزمایش بلند مدت قرار می‌گیرد.
هنگامی که فضانوردان عزم مریخ کنند، خنک نگه‌داشتن آن‌ها مسئله اصلی خواهد بود. بنابراین یک تیم از مهندسان مکانیک در WPI به رهبری جمال یعقوبی در حال کار بر روی یک سیستم خنک‌کننده برقی جدید هستند که هیچ بخش متحرکی ندارد.
این کولر الکتروهیدرودینامیک(EHD) که روی ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) در حال آزمایش است، از مایعات شارژ شده با بار الکتریکی که از لوله‌های باریک می‌گذرد، استفاده می‌کند تا گرما را بدون سر و صدا و یا ارتعاش به بیرون منتقل کند.
گرما یکی از بزرگترین و ماندگارترین تهدیدات برای سفر فضایی است. یک فضاپیما از لحاظ تئوری قابلیت فعالیت در دمای صدها درجه زیر صفر را داراست، اما مشکل اصلی درجه حرارت بالا است.


هنگامی که فضاپیما در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد، به سرعت به دمای نقطه جوش می‌رسد، مگر اینکه سطح آن بازتابنده باشد.
اما مشکل بزرگتر این است که فضا یک خلاء است و یک فضاپیما اساسا یک فلاسک گرمای غول‌پیکر است.
فضاپیما گرمای زیادی از سیستم‌های قدرت، الکترونیک و قطعات مکانیکی خود تولید می‌کند، حتی بدن فضانوردان نیز گرما تولید می‌کند و چون این‌ها همه توسط فضای خلاء احاطه شده‌اند، واقعیت این است که هوایی وجود ندارد تا گرما را دور کند.
در عوض، گرما نیاز به انتقال به پنل‌ها دارد که این کار اجازه می‌دهد تا گرما در فضا منتشر شود. یکی از موانع این است که سیستم‌های فعلی به اندازه کافی کارآمد نیستند و پمپ‌ها و موتورهای آنها سر و صدا و ارتعاش تولید می‌کنند که این خود سبب بروز مشکلاتی می‌شود.
بنابراین یک سیستم ساده‌تر و بی‌صداتر که از انرژی کمتری استفاده می‌کند، مزایای فراوانی خواهد داشت.
مهندس یعقوبی می‌گوید:«هنگامی که شما در فضا هستید، نمی‌توانید پنجره را باز کنید و اجازه دهید هوای تازه وارد شود و فضا را خنک کند. ما در حال حرکت به جلو هستیم، به طوری که چندین و چند قطعه الکترونیکی روی یک تراشه بسیار کوچک در یک فضاپیما و یا در یک ماهواره جا گرفته است».
وی افزود:«ما در حال استفاده بیش از پیش از قطعات الکترونیکی پیشرفته هستیم که قاعدتا حرارت بیشتری تولید می‌کند. به همین دلیل ما باید فناوری خنک‌کننده را توسعه دهیم».
وی ادامه داد:«برای سفر به مریخ یا هر ماموریت فضایی دیگر، شما باید دستگاه‌های خنک کننده کارآمدی را در اختیار داشته باشید که با دوام، غیرمکانیکی و کم‌مصرف باشند».
نسخه‌ای از این سیستم جدید در فوریه ۲۰۱۷ توسط ماهواره‌بر دراگون (Dragon) اسپیس‌ایکس (SpaceX) به ایستگاه فضایی بین‌المللی فرستاده شده است و تا پایان ماه اوت روی این ایستگاه کار خواهد کرد.
این سیستم در سال ۲۰۲۱ با یک نسخه پیشرفته‌تر و پیچیده‌تر جایگزین خواهد شد که پیش‌بینی می‌شود حدود ۱۰ میلیون دلار هزینه داشته باشد و انتظار می‌رود حدود یک سال در طول استفاده آزمایشی، فعالیت کند.
همانند آزمایش کنونی، سیستم پیچیده‌تر نیز از جریان مایع الکتروهیدرودینامیکی و شارژ الکتریکی برای خنک کردن استفاده می‌کند، اما به جای استفاده از میدان‌های الکتریکی تنها برای چرخش سیالات، نسخه جدید از سیستم پمپاژ الکتروهیدرودینامیکی دو فاز غیرمکانیکی به همراه یک بخش کندانسور و جوش استفاده می‌کند.
طبق گفته محققان، این کار اجازه می‌دهد که مایع در حال گردش به نقطه جوش برسد، بنابراین گرمای بیشتری مانند یخچال و فریزر جذب می‌کند، سپس در گذر از یک رادیاتور به شکل مایع بازمی‌گردد که گرما را به یک پنل رادیاتوری و سپس به فضای بیرونی می‌فرستد.
در کنار استفاده در ایستگاه‌های فضایی و ماموریت‌های انسانی آینده مریخ، این تیم همچنین این فناوری را به عنوان فناوری کاربردی در ماهواره‌ها و کاوشگرهای فضای عمیق و همچنین در خنک‌کننده‌های صنعتیف تهویه، تهویه مطبوع، و سیستم‌های یخچالی بر روی زمین در نظر می‌گیرد.
مهندس یعقوبی می‌گوید:«ما به شدت خوشحالیم که کارمان موفقیت‌آمیز بوده است. این اولین استفاده از این نوع از فناوری پمپ خنک‌کننده در فضا است و نتیجه آن بسیار مثبت بوده است. این موفقیت، ما را در تلاش به سوی مرحله بعدی سوق می‌دهد».

منبع خبرگزاری ایسنا
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=6370
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها