Orion uzay aracı, NASA’nın SLS roketinin üzerine oturacak ve insanları Ay’a geri gönderecek, bu nedenle mürettebatın güvenliği için tutarlı bir kabin sıcaklığı şarttır. Faz değiştiren bir malzeme (PCM), tıpkı farklı bir PCM türünün Dünya’daki kahve sıcaklığını düzenleyebilmesi gibi bunu sağlayacaktır. Kredi: Lockheed Martin Corp.
Sıcaklığı düzenleyen bir kupa tasarımının arkasında faz değiştiren malzeme araştırması var.
Johnson Uzay Merkezi yükseltmek istediğinde astronot uzay kıyafetlerindeki soğutma sistemi, en iyi yaklaşıma yönelik araştırmaları finanse etti. Aşırı sıcaklıkları dengelemek için bir alternatif olarak önerilen toksik olmayan bir malzeme, nihayetinde Columbia, Missouri merkezli ThermAvant International LLC’nin, kaynar kahveyi saniyeler içinde içilebilir bir içeceğe dönüştürmek ve saatlerce sıcak tutmak için bir termal kupa geliştirmesine yol açtı.
Soğutucunuza attığınız mavi dondurucu paketinin bir astronot uzay giysisiyle ortak noktası nedir? Termodinamik ve faz değiştiren malzemeler (PCM). Astronotların uzay yürüyüşü sırasında yoğun güneş ışığına maruz kaldıklarında serin kalmaları gerektiği gibi, sıcak içeceklerin de sıcak kalmaları için biraz yardıma ihtiyacı vardır. Missouri Üniversitesi’nde NASA tarafından finanse edilen bir araştırma çalışması için PCM verilerini toplayan bilim adamlarından biri olan Dr. Hongbin Ma, kahvesini unutup soğuk içmekten bıkmıştı. ThermaVant Technologies LLC’nin CEO’su Ma, ekibinin aynı PCM araştırmasını daha iyi termal özelliklere sahip bir kupa (Burnout Mug) oluşturmak için kullandığını söyledi.
Uzay mekiği astronotları uzayda uzun saatler boyunca çalıştıklarında, kıyafetleri Tutarlı ve rahat bir sıcaklığı sürdürebilmek. Termodinamiğin fiziği – enerji transferi ve maddelerin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi – uzayın aşırı sıcaklıklarında zorlaşır. Bu nedenle, özel bir ısıtma ve soğutma sistemi gereklidir.
NASA için faz değiştiren malzeme (PCM) seçenekleri üzerine yapılan araştırma, araştırmacılardan birinin bir alanda kullanılacak ideal malzemeyi bulmasına yardımcı oldu. Sıcak bir içeceğin ideal sıcaklığını saatlerce koruyan kupa. ThermAvant International şimdi kupalar ve bardaklar sunuyor. Kredi: ThermAvant International LLC
Yeni bir takım elbise üretmeden önce tasarımları test etmek için teknoloji uzmanları bilgisayar simülasyonu kullanıyor. Bu sanal test ortamı için doğru sıcaklık formüllerini seçmek, araştırmanın bir parçasıydı. Ma ayrıca, uzay gemisinde kullanılanların değiştirilmiş bir versiyonu olan giysi soğutma sisteminde kullanılabilecek bir PCM’yi de test etti ve önerdi.
Bir uzay aracının termal kontrol sistemi, aracı doğru sıcaklıklarda tutar. NASA’nın Houston’daki Johnson Uzay Merkezi’ndeki termal mühendis Scott Hansen’e göre kabin ortamının ve makinelerin en iyi sıcaklıklarda tutulmasını sağlıyor. Bu sisteme bir PCM dahil ederek, fazla ısıyı depolamak ve daha sonra, aşırı soğuk sıcaklıklar aynı teknolojiyi dondurabileceği zaman serbest bırakmak mümkündür.
Apollo ay gezgini, uzay istasyonu, Orion kapsülü ve en yeni farlar uzay giysisi tasarımının tümü bir PCM içeriyordu.
“Faz değiştiren malzeme ısı eşanjörleri, yaşanabilir bir ortamı ve düşük Ay yörüngesindeki bileşen sıcaklıklarını korumak için mükemmel şekilde uygundur. Orion’a bu tür bir sistemi dahil etmeseydik, ekip çok ısınır ve sonra çok soğurdu,” dedi Hansen.
Bunun gibi bir faz değiştirme ısı eşanjörü kullanır Orion uzay aracında rahat bir sıcaklığın korunmasına yardımcı olacak bir PCM. Uzay giysisi malzeme alternatiflerine yönelik NASA tarafından finanse edilen araştırma, ThermAvant International LLC’nin kahve için Burnout termal kupasını geliştirmesine yardımcı oldu. Kredi: NASA
Pek çok malzeme sıvıdan katıya ve sonra tekrar eski haline dönüşebilir, ancak belirlenmiş bir sıcaklık aralığını korurken güvenli olmaları gerekir. Su donduğunda genişler ve uzayda yaşamı tehdit eden bir kırılmaya neden olabilir. Parafin mumu ve soğutucu akışkanlar etkilidir ancak insanlar için zehirlidir ve sızıntıyı tehlikeli hale getirir. Araştırmacılar nihayetinde uzay giysileri için biyo-bazlı bir seçenek önerdiler.
Missouri, Columbia merkezli ThermAvant’ın operasyon direktörü Michael Merwin, biyo-bazlı mumların kahve için en uygun sıcaklığı korumak ve aynı zamanda astronotlar Bu durumda, bal mumu benzeri bir soya maddesiydi.
2018’de piyasaya sürülen Burnout Mug, yalıtım için iç ve dış kabuklar arasında HeatZorb adı verilen balmumu ile kapatılmış bir vakum contası kullanıyor. Ağda, sıcak bir içecek (kahve veya çay) için ideal sıcaklığı zamanla korumak üzere formüle edilmiştir. Sıcak sıvı içeri girer girmez, balmumu fazla ısıyı hızla emer ve eriyerek birkaç dakika içinde içilebilir bir sıcaklık sağlar. Kahve soğumaya başladığında, depolanan ısı kahveye geri salınır.
Şirket, tıp alanındaki benzersiz ihtiyaçları karşılamak için aynı teknolojiyi kullanabilen başka ürünler geliştiriyor. Geliştirme aşamasında olan iki tanesi, her ikisi de mükemmel bir sıcaklık gerektiren küçük bir insülin kabı ve bir donör organ taşıma kutusudur.