NASA testovala jakousi super-ledničku, která může být klíčem k jakékoli budoucí misi s posádkou na Mars. Bez nového kryogenního chladiče by loď na Mars dorazila k Rudé planetě s prázdnými palivovými nádržemi, což by všem zkazilo den.
Myšlenka seriózně navrhnout expedici s cílem vyslat astronauty na Mars se šíří již více než 70 let a dnes je v určitých oblastech brána velmi vážně. Ďábel se však, jak se říká, skrývá v detailech.
Jedna věc je navrhnout vozidlo, které se dostane na Mars, jeho motory, systémy podpory života, senzory, navigační přístroje a tak dále, ale jádrem toho všeho jsou tvrdá čísla, kde získat sílu, která by ho dopravila ze Země na Mars a zpět domů. Pokud používá chemické rakety, redukuje to otázku na typ paliva použitého k zajištění tahu.
NASA/Kathy Henkel
Pro většinu misí do hlubokého vesmíru není tah po zahájení mise příliš velkým problémem. Velké změny v rychlosti zajišťují boostery, které zvedly sondu ze Země a pak už je to otázka jednoduché balistiky. Pro korekce kurzu a další malé změny trajektorie poslouží malé trysky poháněné relativně stabilní kapalinou a plyny. Dokonce i iontové trysky, které se v posledních letech používají častěji, používají pohonné hmoty jako xenon, o které není třeba se příliš starat.
Jde o to, že robotické sondy váží poměrně málo a jejich dosažení může trvat roky nebo dokonce desetiletí, takže tah a rychlost nejsou velkými faktory. Avšak pokud jde o lidi, délka mise musí být co možná nejkratší a hmotnost lodi dostatečně velká, aby posádka zůstala naživu a zdravá.
To znamená používat co nejúčinnější palivo a to znamená velké nádrže naplněné kapalným vodíkem, kyslíkem nebo metanem. Problém je, že se jedná o všechny kryogenní kapaliny, s kapalným vodíkem vroucím při -252,9 °C (-423,2 °F), kapalným kyslíkem při -183 °C (-297,4 °F) a -161,6 °C (-258,9 °F). To také znamená, že ani v mrazivém chladu vesmíru nechtějí tato kryopaliva zůstat na místě. Chtějí a dělají vařit uvnitř svých nádrží, které musí být odvětrávány, aby umožnily únik plynů a zabránily explozi nádrží.
NASA/Kathy Henkel
To by mohlo být v pořádku pro raketu sedící na podložce nebo mise trvající méně než týden, ale pro misi na Mars trvající přes dva roky je to skutečný problém. Pokud projdeme čísla, výsledky jsou více než trochu depresivní. Pokud má marsovská loď velkou, lehce izolovanou nádrž s kapacitou 38 tun kapalného vodíku, odhaduje se, že pasivní odvaření by stálo asi 16 tun ročně.
Jinými slovy, mise na Mars by viděla posádku dorazit do cíle bez paliva, aby se dostala domů.
Silná izolace může snížit ztráty, i když by byly stále nepřijatelně vysoké. NASA proto pracuje na svém projektu Cryogenic Fluid Management Portfolio Project, který má za úkol vyvinout systém nejmodernější izolace a aktivního chlazení, jehož cílem je dosáhnout nulového varu během měsíců a dokonce let, a také vylepšené systémy pro manipulaci s kryogenními palivy beze ztrát.
NASA/Kathy Henkel
V Marshall Space Flight Center NASA v Huntsville v Alabamě inženýři instalovali to, čemu se říká dvoustupňový chladicí systém na zkušebním stojanu pro tříměsíční zkušební provoz. Také se nazývá chlazení „trubice na nádrži“ a skládá se ze dvou chladicích smyček zapuštěných do silné metalizované izolace a tepelného štítu.
V primární chladicí smyčce jsou trubky plné kapalného helia chlazeného na -253 °C (-424 °F) obaleny kolem nádrže na kryogenní pohonnou látku, aby přímo ochlazovaly nádrž a její obsah. Přes to jsou vrstvy izolace a druhá smyčka nesoucí mírně teplejší helium při -183 °C (-298 °F) umístěné za tepelným štítem, který pokrývá celou sestavu. Tato smyčka zachycuje a odmítá veškeré příchozí teplo dříve, než může proniknout dále.
Výsledkem je systém, který dokáže udržet pohonné látky podchlazené po neomezenou dobu, dokud je k dispozici energie pro provoz kryogenního chladicího zařízení. To nejen znamená, že se vyhnete rozpakům z toho, že se objevíte na Marsu bez odvozu domů, ale také budete mít možnost obejít se bez nepotřebného přebytku paliva a plánovat delší mise.
„Pro úspěšné dlouhodobé mise do hlubokého vesmíru, jako je Měsíc a Mars, musí být implementovány technologie pro snížení ztrát pohonné hmoty,“ řekla Kathy Henkel, úřadující manažerka projektu NASA Cryogenic Fluid Management Portfolio Project. „Dvoustupňové chlazení zabraňuje ztrátám pohonné hmoty a úspěšně umožňuje dlouhodobé skladování pohonných hmot, ať už při přepravě nebo na povrchu planetárního tělesa.“
Zdroj: NASA
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
