Astronot membutuhkan lemari es; insinyur sedang membangun satu yang bekerja dalam gravitasi nol
Engineering

Astronot membutuhkan lemari es; insinyur sedang membangun satu yang bekerja dalam gravitasi nol


Peneliti Universitas Purdue Eckhard Groll (kiri) dan Leon Brendel berdiri di samping eksperimen lemari es yang mereka rancang untuk bekerja dalam orientasi berbeda – bahkan terbalik. Kredit: Universitas Purdue / Jared Pike

Bagi astronot untuk melakukan misi panjang ke bulan atau Mars, mereka membutuhkan lemari es. Tapi lemari es hari ini tidak dirancang untuk bekerja dalam gravitasi nol — atau terbalik jika diorientasikan seperti itu ketika pesawat ruang angkasa mendarat di planet lain.

Sebuah tim insinyur dari Purdue University, Air Squared Inc., dan Whirlpool Corporation sedang mengerjakan pembangunan lemari es untuk gravitasi nol yang beroperasi dalam orientasi berbeda dan sama seperti yang ada di dapur Anda, memberi astronot akses ke lemari es yang tahan lama dan lebih banyak lagi. makanan bergizi.

Pada bulan Mei, tim akan menguji desain lemari es mereka di laboratorium penelitian tanpa bobot unik milik Zero Gravity Corporation (ZERO-G). Satu-satunya ruang pengujian sejenis di Amerika Serikat, pesawat yang dirancang khusus akan terbang dalam gayaberat mikro puluhan kali — untuk interval 20 detik — selama masing-masing dari empat penerbangan. Data dari penerbangan ini, yang didukung oleh program Peluang Penerbangan NASA, akan membantu tim menentukan apakah desain tersebut siap digunakan di luar angkasa.

Makanan kaleng dan kering yang saat ini dimakan astronot selama misi hanya memiliki umur simpan sekitar tiga tahun. Proyek tim, yang didanai oleh program Riset Inovasi Bisnis Kecil (SBIR) NASA, bertujuan untuk memberi astronot pasokan makanan yang bisa bertahan lima hingga enam tahun.

“Astronot perlu memiliki makanan berkualitas lebih baik yang bisa mereka bawa. Dan di sanalah lemari es berperan. Tapi ini masih merupakan teknologi yang relatif baru untuk ruang angkasa,” kata Eckhard Groll, seorang profesor dan kepala Sekolah Teknik Mesin Purdue.

Para insinyur bukanlah orang pertama yang mencoba membangun lemari es seperti yang digunakan di Bumi untuk misi luar angkasa, tetapi mereka termasuk di antara sedikit yang telah mencobanya sejak astronot berjalan di bulan pada tahun 1969. Meskipun eksperimen lemari es telah dilakukan di luar angkasa sebelumnya, mereka juga pernah mencobanya. tidak bekerja cukup baik atau akhirnya rusak.

Sistem pendingin yang saat ini ada di Stasiun Luar Angkasa Internasional digunakan untuk eksperimen dan penyimpanan sampel biologis daripada untuk menyimpan makanan, dan sistem tersebut mengonsumsi lebih banyak energi secara signifikan daripada lemari es di Bumi. Tim tersebut bertujuan untuk merancang lemari es yang dapat dikirim ke luar angkasa sebelum misi dan beroperasi pada suhu freezer untuk memenuhi kebutuhan astronot.

Penerbangan bulan Mei para insinyur akan menguji kemungkinan solusi untuk membuat jenis proses pendinginan yang digunakan lemari es pada umumnya — pendinginan kompresi uap — cukup andal untuk misi luar angkasa.

“Ketika saya memulai proyek ini, tidak sepenuhnya jelas apa masalahnya, karena belum ada banyak eksperimen pendinginan kompresi uap dalam gayaberat mikro di masa lalu,” kata Leon Brendel, seorang Purdue Ph.D. mahasiswa di bidang teknik mesin. “Dalam lemari es pada umumnya, gravitasi membantu menjaga cairan dan uap di tempat yang seharusnya. Demikian pula, sistem pelumasan oli di dalam kompresor lemari es adalah berbasis gravitasi. Saat membawa teknologi baru ke luar angkasa, membuat seluruh sistem dapat diandalkan di titik nol. gravitasi adalah kuncinya. “

Brendel dan Paige Beck, seorang Purdue junior jurusan teknik mesin, dan tiga anggota tim lainnya dari Air Squared akan terbang dengan eksperimen yang menguji berbagai aspek desain lemari es. Untuk setiap penerbangan, pesawat akan melakukan 30 parabola termasuk gravitasi Mars, Bulan, dan mikro. Selama dan setelah puncak parabola, para insinyur akan mengalami lingkungan gayaberat mikro, yang memungkinkan mereka mengapung untuk mengamati eksperimen mereka dan mengumpulkan data.

Astronot membutuhkan lemari es; insinyur sedang membangun satu yang bekerja dalam gravitasi nol

Sebuah tim insinyur telah membangun tiga eksperimen untuk menguji efek gayaberat mikro pada desain lemari es bebas minyak baru: prototipe untuk penggunaan potensial di masa depan di Stasiun Luar Angkasa Internasional (kiri), pengaturan untuk menguji kerentanan prototipe terhadap banjir cair (tengah ), dan versi yang lebih besar dari prototipe dengan sensor dan instrumen untuk menangkap bagaimana gravitasi mempengaruhi siklus kompresi uap (kanan). Kredit: Air Squared, Inc.

“Ini adalah kesempatan sekali seumur hidup bagi saya. Saya tidak sabar untuk naik pesawat,” kata Brendel.

Prototipe lemari es tim ini seukuran microwave, ideal untuk dipasang ke Stasiun Luar Angkasa Internasional dan dicolokkan ke stopkontak listrik seperti di Bumi. Prototipe, yang dibuat oleh Air Squared, akan terbang sebagai salah satu dari tiga percobaan tim.

Peneliti Purdue membangun dua eksperimen lain untuk terbang yang akan membantu mereka memahami secara detail seberapa baik prototipe beroperasi. Salah satu eksperimen ini adalah versi prototipe yang lebih besar dengan sensor dan instrumen lain untuk mengukur efek gravitasi pada siklus kompresi uap, sedangkan eksperimen lainnya menguji kerentanan prototipe terhadap banjir cairan yang dapat merusak lemari es. Eksperimen dibangun di Purdue’s Ray W. Herrick Laboratories, fasilitas untuk penelitian tentang pemanas, ventilasi, AC, dan pendinginan.

Tim Purdue sedang menguji kemampuan desain lemari es untuk beroperasi dalam berbagai orientasi, seperti terbalik dan menyamping, dengan memutar prototipe versi yang lebih besar di lab. Merotasi eksperimen ini memberi tim pemahaman tentang bagaimana gravitasi memengaruhi desain sebelum terbang pada bulan Mei.

“Tidak ada tempat di permukaan tanah Anda dapat menemukan gayaberat mikro untuk menjalankan eksperimen, tetapi kami dapat mengubah arah gravitasi relatif ke lemari es kami dengan memutarnya,” kata Brendel.

Jika para peneliti membuktikan di lab mereka bahwa gravitasi memiliki dampak yang dapat diabaikan pada siklus kompresi uap, maka desain tersebut mungkin juga bekerja dalam gravitasi nol. Dan — jika lemari es dapat berfungsi dalam orientasi apa pun — maka kru antariksa tidak perlu khawatir tentang memastikan lemari es berada pada posisi yang tepat saat mendarat.

Untuk menghindari masalah bagaimana lingkungan gravitasi nol akan mempengaruhi aliran minyak ke seluruh lemari es, Air Squared mengembangkan kompresor bebas minyak. Kompresor akan diuji baik dalam prototipe maupun dalam versi yang lebih besar dan lebih terinstrumentasi yang dibuat oleh para peneliti Purdue.

“Tanpa gravitasi berarti oli tidak mengalir ke tempat yang seharusnya. Desain kami memberikan keandalan yang lebih tinggi dengan tidak membutuhkan oli dalam kompresor sehingga lemari es dapat bekerja dalam jangka waktu yang lama dan tidak terhalang oleh lingkungan gayaberat mikro, di mana oli mungkin meninggalkan kompresor, terperangkap dalam sistem dan membuat kompresor tidak dapat dioperasikan, “kata Stephen Caskey, insinyur proyek di Air Squared, penyelidik utama untuk tim penghargaan NASA SBIR dan alumni Sekolah Teknik Mesin Purdue.

Whirlpool Corporation menyediakan komponen lain untuk eksperimen lemari es serta keahlian tentang cara mengintegrasikan komponen ini, menjalankan eksperimen, dan mengemas prototipe dengan cara yang akan memenuhi persyaratan untuk digunakan di Stasiun Luar Angkasa Internasional.

“Jika Anda memiliki masalah dengan lemari es di luar angkasa, Anda tidak bisa begitu saja memanggil tim layanan untuk memperbaiki lemari es Anda seperti yang Anda bisa lakukan di Bumi,” kata Alberto Gomes, insinyur senior senior di Whirlpool Corporation. “Saat kami mengembangkan lemari es untuk aplikasi rumah tangga, keandalan adalah bagian yang sangat penting. Anda memerlukan lemari es untuk bertahan selama beberapa tahun. Kami telah membawa beberapa keahlian untuk proyek ini tentang cara membuat sistem ini lebih andal untuk ruang.”

Jika eksperimen ini berhasil, tidak lama lagi astronot memiliki lemari es yang andal di luar angkasa, kata para peneliti.

“Selama dua tahun terakhir proyek ini, kami telah membuat langkah luar biasa dalam memajukan teknologi,” kata Groll. “Jika penerbangan parabola ini berjalan seperti yang kami bayangkan dan membuktikan sistem kami bekerja dalam gayaberat mikro, kami hanya beberapa tahun lagi akan memiliki lemari es untuk penerbangan luar angkasa. Kami sangat senang menyediakan lemari es untuk penerbangan itu. Saya rasa kami memiliki semua alat untuk melakukannya. ”


Gambar: Studi mengeksplorasi bagaimana sistem saraf astronot menyesuaikan diri dengan gayaberat mikro


Disediakan oleh Universitas Purdue

Kutipan: Astronot membutuhkan lemari es; insinyur sedang membangun satu yang bekerja dalam gravitasi nol (2021, 14 April) diambil 14 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-astronauts-fridge-gravity.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG