|
Терморегулирующее устройство для долговечности лунохода
|
|
|
|
Астронавты, передвигающиеся на транспортном средстве по лунному ландшафту, должны сталкиваться не только с опасностями, связанными с нулевой гравитацией и падением в кратеры, но и с проблемой резких колебаний температуры. Температура на Луне колеблется между резкими максимумами в 127°C (260°F) и холодными минимумами в -173°C (-280°F). Будущим миссиям по исследованию Луны потребуются надежные машины, способные работать в таких суровых условиях. Это побудило команду из Университета Нагои в Японии изобрести устройство для отключения тепла, которое обещает продлить срок службы луноходов. Их исследование, проведенное в сотрудничестве с Японским агентством аэрокосмических исследований, было опубликовано в журнале Applied Thermal Engineering. "Технология теплового переключения, позволяющая переключаться между дневным отводом тепла и ночной изоляцией, необходима для долгосрочных исследований Луны", - сказал ведущий исследователь Масахито Нисикавара.
|
|
|
|
"В течение дня луноход активен, и электронное оборудование выделяет тепло. Поскольку в помещении нет воздуха, тепло, выделяемое электроникой, должно активно охлаждаться и рассеиваться. С другой стороны, в очень холодные ночи электронику необходимо изолировать от внешней среды, чтобы она не переохлаждалась." Современные устройства, как правило, используют нагреватели или пассивные клапаны, присоединенные к контурным тепловым трубам, для изоляции в ночное время. Однако нагреватели стоят дорого, а пассивные клапаны могут увеличить скорость потока жидкости, что приводит к падению давления, что может повлиять на эффективность теплопередачи. Технология, разработанная командой Nishikawara, предлагает золотую середину. Благодаря меньшему перепаду давления по сравнению с пассивными клапанами и меньшему энергопотреблению по сравнению с обогревателями, система сохраняет тепло ночью без ущерба для эффективности охлаждения в дневное время.
|
|
|
Разработанное командой устройство терморегулирования сочетает в себе контурную тепловую трубу (LHP) и электрогидродинамический насос (EHD). В течение дня насос EHD не работает, что позволяет LHP работать в обычном режиме. В луноходах LHP использует хладагент, который переключается между парообразным и жидким состояниями. Когда устройство нагревается, жидкий хладагент в испарителе испаряется, выделяя тепло через радиатор лунохода. Затем пар конденсируется обратно в жидкость, которая возвращается в испаритель для повторного поглощения тепла. Этот цикл осуществляется за счет капиллярных сил в испарителе, что делает его энергоэффективным. В ночное время насос EHD создает давление, противоположное давлению потока LHP, останавливая движение хладагента. Электроника полностью изолирована от ночного холода при минимальном потреблении электроэнергии. Исследование команды включало в себя выбор формы электрода EHD-насоса, конструкцию устройства, оценку производительности и демонстрационный тест для остановки работы LHP с EHD-насосом.
|
|
|
|
Результаты показали, что энергопотребление в ночное время было практически нулевым. "Этот новаторский подход не только обеспечивает выживаемость марсохода при экстремальных температурах, но и сводит к минимуму затраты энергии, что является критически важным фактором в условиях ограниченных ресурсов Луны", - сказал Нишикавара. - Это закладывает основу для потенциальной интеграции в будущие лунные миссии, способствуя реализации устойчивых усилий по исследованию Луны". Применение этой технологии распространяется не только на луноходы, но и на более широкие области применения в терморегулировании космических аппаратов. Интеграция технологии EHD в системы управления теплоносителем может повысить эффективность теплопередачи и снизить эксплуатационные проблемы. В будущем это может сыграть важную роль в освоении космоса. Разработка этого устройства с тепловым выключателем знаменует собой важную веху в развитии технологий для долгосрочных лунных миссий и других космических исследований. Все это означает, что в будущем луноходы и другие космические аппараты должны быть лучше оснащены для работы в экстремальных условиях космоса.
|
|
|
|
Источник
|
