NASA の次世代の深宇宙探査ミッションでは、宇宙船は太陽系にさらに突入する前に地球周回軌道上で燃料を補給する必要があるかもしれません。ガスポンプが燃料タンクに適合するノズルを必要とするのと同じように、将来の宇宙船には、出発前に燃料を充填するためのクライオカプラーと呼ばれる特別な装置が必要になる可能性があります。
クライオカプラーを使用すると、宇宙船は将来、宇宙の燃料ステーションとして機能する軌道上の推進基地に接続できるようになります。この技術には、推進剤や性能を損なうことなく極低温または極低温の流体を移送するという課題が伴います。液体水素や液体酸素などの極低温推進剤は、華氏零下数百度まで冷却し続ける必要があり、推進剤の材料、シール、機構に厳しい要求が課せられます。
アラバマ州ハンツビルにあるNASAマーシャル宇宙飛行センターのクライオクラッチプロジェクトマネージャー、トラビス・ベルチャー氏は、「2機の宇宙船間の軌道上での極低温燃料補給はまだ行われておらず、宇宙飛行において最も困難な工学的課題の1つである」と述べた。実際に。”
アルテミス ミッションの SLS (宇宙発射システム) に充填するために使用されるような地上クラッチは、軌道上での推進剤の移送にはオプションではありません。これらのクラッチはロケットの打ち上げ中にすぐに解除されるため、次の飛行には手動で再度接続する必要があります。また、宇宙の過酷な環境で動作するように設計されておらず、軌道を周回する宇宙船の燃料タンクを補充するために使用されるものよりもはるかに大きいです。
これらの課題に対処するために、NASA は L3Harris が開発したクライオカプラーをテストしました。
「私たちが開発しているクライオカプラは、何度でも接続したり切り離したりでき、完全に自動化されているため、宇宙飛行士は推進剤を供給するために船外活動をする必要がありません」とベルチャー氏は語った。 「予想されるタンク設計のスペースとサイズに対応できるように慎重に設計されています。」
NASA と L3Harris の共同チームは最近、NASA マーシャルで 2 種類のテストを実施しました。クラッチがさらされる極度の低温に耐えられることを確認するために、液体窒素を華氏マイナス 321 度でいくつかの接続構成と切断構成に流し、熱収縮、流れ、推進剤と材料の間の大きな温度差にクラッチがどのように反応するかを確認しました。
チームはまた、その性能限界を決定するために極低温カップルの動作テストを実施しました。この設定では、クラッチの一方の半分が、任意の方向に移動および回転できるロボット テーブルに取り付けられ、テーブル上で静止したもう一方の半分との位置ずれしたドッキングをシミュレートできます。クライオ クラッチは、ドッキング時に宇宙船と保管庫が完全に位置合わせされていない場合に備えて、特定の位置ずれに対応できるように設計されています。
「これらのクライオカプラーは開発の非常に初期段階にあるため、テストは主に基本的な機能に焦点を当てています」とベルチャー氏は述べた。 「将来のテストミッションでは、特定のミッション向けにそれらを設計し、そのミッションの要件に基づいてより慎重に評価する予定です。」
クライオカプラーのテストは、NASA センターが選ばれた企業に専門知識、設備、ハードウェア、ソフトウェアを無料で提供するパートナーシップである、2022 年の共同事業の発表の一環として実施されました。
極低温流体管理ポートフォリオ プロジェクトは、NASA マーシャルとクリーブランドの NASA グレン研究センターを拠点とする省庁横断的なチームであり、極低温流体の開発を監督しています。
極低温流体管理の詳細については、以下を参照してください。
https://go.nasa.gov/CFM
