空间旅行挑战用折纸解决了

时间：2022-05-26 12:25:06 来源：

研究人员开发了一种折纸启发，折叠的塑料燃料膀胱，不能在超冷温度下破裂，有一天可用于存储和泵送燃料。

华盛顿州立大学研究人员已经使用了古代日本纸折叠，以解决外层空间旅行的关键挑战 - 如何将燃料存储和移动到火箭发动机。

研究人员开发了一种折纸启发，折叠的塑料燃料膀胱，不能在超冷温度下破裂，有一天可用于存储和泵送燃料。由研究生Kjell Westra和Jake Leachman领导，机械和材料工程学院副教授，研究人员已在杂志上发表的工作。

Kjell Westra。

燃料管理的挑战是太空旅行中的一个重要限制因素，很大程度上限制了空间旅行，以便为大量货物或用于长期任务的小型卫星进行短期旅行。在20世纪60年代和20世纪70年代的美国空间计划的早期，研究人员试图开发圆形气球来存储和泵送液体燃料。他们失败了。每个膀胱都会破碎或泄漏，因为他们试图在液体燃料所需的非常冷的温度下挤压它。最智慧的设计只持续了五个周期。研究人员放弃了努力，而是依靠更理想的推进剂管理装置。目前的系统使用金属板和表面张力原理来管理液体燃料，但系统速度慢，只能运用燃料少量，因此燃料箱和任务的尺寸有限。

“人们一直试图为火箭燃料制作袋子，”漂流汉说。“我们目前不做大，长期旅行，因为我们无法在空间中储存燃料长度。”

杰克漂流汉。

通过文献搜索，Westra始致一篇研究人员开发了一些基于折纸的波纹管。研究人员在20世纪80年代和1990年代开始学习折纸，了解利用其复杂形状和有趣的机械行为的想法。折纸折叠在材料上展开了应力，使其不太可能撕裂。使用薄的，Mylar塑料表，Westra和合作者在氢气性质中进行能源研究实验室决定应用他看到的设计，以开发燃料膀胱。

“最好的解决方案是已经准备好的制作的解决方案，然后你可以转移到你正在研究的内容，”Westra说。

从未尝试过Origami之前，他说这几点尝试了，几个小时与YouTube视频到P Out如何折叠波纹管。一旦他折叠它，他就在约77摄氏度的液氮中测试了它。研究人员发现，膀胱可以在不破坏或在寒冷条件下挤压或泄漏的情况下挤压至少100倍。他们已经据展示了众多次的波纹管，它仍然没有漏洞。

“我们认为我们已经解决了一个抱着每个人回来的关键问题，”Leachman说。“我们有点兴奋。”

研究人员现在开始进行更严格的测试。他们计划用液体氢测试进行测试，评估它们如何存储和驱逐燃料并与电流系统进行比较流量的流速。Westra最近收到了NASA毕业生奖学金继续该项目。

“KJELL的成功是伟大的WSU学生的一个完美榜样，学习那里的东西，然后在合适的时间在正确的地方成为努力使它发生在正确的地方，”Leachman说。

参考：By Kjell Westra，Mathew Hunt和Jacob Leachman，Mathegics.doi：
10.1016 / J.Cryogenics.202020.103226

该研究得到了来自航空技术创新（JCATI）的授予的支持，与蓝色起源合作。JCATI是一项国家支持的倡议，通过在航空航天工业和学术研究人员之间进行合作，刺激华盛顿航空航天经济发展和创造。学生Francis Dunne，Stasia Kulsa和Mathew Hunt也为工作做出了贡献。

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