Светорезерв - ИТ решения

Прототип топливомера для орбиты

Прототип топливомера для орбиты

В космосе жидкости ведут себя не так хорошо, как на Земле. Внутри космического корабля микрогравитация позволяет жидкостям свободно плескаться и плавать.

Такое поведение затрудняет определение количества топлива в спутниках, но новый прототип топливомера, разработанный в Национальном институте стандартов и технологий (NIST), может предложить идеальное решение. Датчик, описанный в Journal of Spacecraft and Rockets, может в цифровом виде воссоздавать трехмерную форму жидкости на основе ее электрических свойств. Эта конструкция потенциально может предоставить операторам спутников надежные измерения, которые помогут предотвратить столкновения спутников и продлить их работу.

«Каждый день нахождения спутника на орбите приносит, вероятно, миллионы долларов дохода», - сказал Ник Дагалакис, инженер-механик NIST и соавтор исследования. «Операторы хотят использовать каждую каплю топлива, но не настолько, чтобы опустошать бак».

Если пустить бак спутника всухую, он может остаться на своей первоначальной орбите без топлива, чтобы избежать столкновения с другими спутниками и образования опасных облаков мусора.

Чтобы снизить вероятность столкновения, операторы экономят последние несколько капель топлива, чтобы выбросить спутники на орбиту захоронения, за сотни километров от работающего космического корабля. Однако они могут тратить топливо в процессе.

На протяжении десятилетий измерение топлива в космосе не было точной наукой. Один из наиболее часто используемых методов заключается в оценке количества топлива, сжигаемого при каждой тяге, и вычитании этого количества из объема топлива в баке. Этот метод довольно точен в начале, когда бак почти полностью заполнен, но ошибка каждой оценки распространяется на следующую, увеличиваясь с каждым толчком. К тому времени, когда уровень танка заканчивается, оценки становятся больше похожими на приблизительные предположения и могут ошибаться на целых 10%.

Без надежных измерений операторы могут отправлять спутники с топливом в баке на досрочный выход на пенсию, потенциально оставляя на столе значительную сумму денег.

В концепции нового датчика, первоначально разработанной Манохаром Дешпанде, менеджером по передаче технологий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, используется недорогой метод трехмерной визуализации, известный как объемная электрическая емкостная томография (ECVT).

Как и компьютерный томограф, ECVT может приблизительно определять форму объекта, проводя измерения под разными углами. Но вместо рентгеновских лучей электроды излучают электрические поля и измеряют способность объекта накапливать электрический заряд или емкость.

Дешпанде обратился к Дагалакису и его коллегам из NIST, имевшим предыдущий опыт изготовления емкостных датчиков, чтобы воплотить свои разработки в реальность.

В чистой комнате NanoFab в Центре наноразмерной науки и технологий NIST исследователи изготовили сенсорные электроды, используя процесс, называемый мягкой литографией, при котором они печатали рисунки чернил на медных листах с гибкой пластиковой основой. Затем коррозионный химикат вырезал открытую медь, оставив желаемые полосы металла, сказал Дагалакис.

Команда установила гибкие датчики внутри яичного контейнера, смоделированного по образцу одного из топливных баков НАСА. Внутри резервуара электрические поля, излучаемые каждым датчиком, могут восприниматься другими. Но сколько из этих полей в конечном итоге передается, зависит от емкости любого материала внутри резервуара.

«Если у вас нет топлива, у вас самая высокая передача, а если у вас есть топливо, у вас будут более низкие показания, потому что топливо поглощает электромагнитную волну», - сказал Дагалакис. «Мы измеряем разницу в передаче для каждой возможной пары датчиков, и, объединив все эти измерения, вы можете узнать, где находится топливо, а где его нет, и создать трехмерное изображение».

Чтобы проверить, как могут выглядеть возможности новой системы измерения уровня топлива в космосе, исследователи подвесили наполненный жидкостью баллон в баке, имитируя жидкую каплю в условиях микрогравитации.

Многие жидкости, обычно используемые для приведения в движение спутников и космических кораблей, такие как жидкий водород и гидразин, легко воспламеняются в богатой кислородом атмосфере Земли, поэтому исследователи решили испытать что-то более стабильное, сказал Дагалакис.

По рекомендации Дешпанде они заполнили воздушные шары жидкостью-теплоносителем - обычно используемой для хранения или рассеивания тепловой энергии в промышленных процессах - поскольку она точно имитировала электрические свойства космического топлива.

Исследователи активировали систему и отправили данные о емкости в компьютер, который произвел серию 2D-изображений, отображающих расположение жидкости по всей длине резервуара. При компиляции изображения дали возможность трехмерного изображения воздушного шара с диаметром, который менее чем на 6% отличался от фактического диаметра воздушного шара.

«Это всего лишь экспериментальный прототип, но это хорошая отправная точка», - сказал Дагалакис.

В случае дальнейшего развития система ECVT могла бы помочь инженерам и исследователям преодолеть несколько других трудностей.

«Эту технологию можно использовать для непрерывного мониторинга потока жидкости во многих трубах на борту Международной космической станции и для изучения того, как небольшие силы плескания жидкости могут изменить траекторию космических кораблей и спутников», - сказал Дешпанде.

Поделиться:

Вопросы, отзывы, комментарии (0)

Нет комментариев

Добавить комментарий

Пожалуйста, оцените!

Читайте также:

Термоэлектрические охладители: маломощный, экологически чистый вариант конструкции для контроля температуры

Рост возможностей мини-светодиодов усиливает конкуренцию за патенты

Медицинские источники питания - особая лига

Общие сведения о клеммных колодках для безопасного подключения

Подробнее о наушниках с шумоподавлением: адаптивные контроллеры в активных системах шумоподавления

Как прошло первое виртуальное шоу Electronica?

Могут ли мировые торговые трения задушить индустрию чипов «лихорадку слияний и поглощений»?

Решения безопасности IC: построить или купить?

Черный корпус увеличивает отношение сигнал / шум фотодиода

Широкополосный ИК-светодиод мощностью 74 мВт для телефонной спектроскопии

Лучший голландский футбольный клуб, с которым будет сотрудничать Signify для установки системы дезинфекции UVC

Технология спектрального зондирования AMS, выбранная специалистом по оптической метрологии ELDIM для профессионального быстрого тестирования на COVID-

Навигация по минному полю: патентный анализ ключевых мини-светодиодных технологий

Велодин Лидар объявляет итоги первого квартала 2020 года публичной компании

Превращение тепла в электроэнергию с помощью эффективного органического термоэлектрического материала

Система без электроэнергии использует испарение, чтобы предметы оставались прохладными

Сверхбыстрые лазерные эксперименты открывают путь к лучшим промышленным катализаторам

Зеркальная гитара Infinity, украшенная светодиодами, осветит ваш день

Интернет на основе светового луча Project Taara коммерчески развернут в Африке

Общегосударственная инициатива по сокращению дорожно-транспортных происшествий с помощью экологически чистых технологий интеллектуального автономного

Предупреждающие огни со звуком

Простой метод производства высокопроизводительных литий-селеновых батарей

Сверхбыстрые полимерные модуляторы, способные выдерживать тепло

Определение микроскопического механизма комбайнов вибрационной энергии

Экологически чистый метод может снизить затраты на переработку литий-ионных батарей.

Гигантский шаг к применению антиферромагнитных материалов

Два человека делятся своими крупными победами в приложении фэнтези-футбол, выбирает CES

Новые экологически чистые материалы могут привести в действие умные устройства, использующие рассеянный свет

Время нового состояния вещества в высокотемпературных сверхпроводниках

Катализируем мир с нулевым выбросом углерода за счет сбора энергии из живых клеток

Обоснование использования органических циклов Ренкина в рекуперации отработанного тепла

Система потолочной плитки Ori от Focal Point приглашает специалистов исследовать возвышенный акустический ландшафт

Кайлер Кил из Encore Wire проехал 500 миль за "Bike for the Light"

Полностью настраиваемые центры нагрузки ACS / Uni-Fab с предварительной разводкой экономят время, труд и хранение

Новый All Jack ™ для повышения производительности при установке деталей

Расходы на строительство продолжают снижаться

Падение продаж сегмента освещения LSI на 28%

Примета Времени: наше место для занятий йогой выбирает дезинфекцию видимым светом

Гэри Тротт из Acuity о дезинфекции с помощью фильтров дальнего ультрафиолетового излучения

Исследование in vitro показало, что отфильтрованный вдали от ультрафиолетового излучения C эффективно инактивирует вирус COVID

Исследование Университета Кобе и Ушио: отфильтрованный УФ-С 222 нм как метод дезинфекции

История пандемии в свете

Информационный документ: Создание крупномасштабной ячеистой сети Bluetooth

Регистрация участников открылась на саммит ArchLIGHT в Dallas Market Center, осень 2021 г.

Влияние COVID-19 на профессию дизайнера освещения

Личность архитектора

Дуэльные поставщики мини-светодиодов могут сократить расходы на технологию дисплеев Apple

Навигация по минному полю: патентный анализ ключевых мини-светодиодных технологий

Ожидается, что к 2024 году выручка от микросхем Micro LED составит 2,3 миллиарда долларов США, которые в основном используются в дисплеях большого раз

Ученые создали новый тройной керамический люминофор для светодиодов теплого белого света

Подписка на новости