Исследователи разработали сложенный пластиковый топливный баллон в стиле оригами, который не трескается при сверхнизких температурах и когда-нибудь может быть использован для хранения и перекачки топлива. Во главе с аспирантом Кьеллом Вестрой и Джейком Личманом, доцентом факультета машиностроения и материаловедения, исследователи опубликовали свою работу в журнале Cryogenics.
Проблема управления топливом была важным ограничивающим фактором в космических путешествиях, в значительной степени ограничивая космические путешествия либо более короткими поездками для больших объемов груза, либо небольшими спутниками для длительных миссий. На заре космической программы США в 1960-х и 1970-х годах исследователи пытались разработать круглые воздушные шары для хранения и перекачки жидкого водородного топлива. Они потерпели неудачу. Каждый баллон разобьется или потечет, когда они попытаются сжать его при очень низких температурах, необходимых для жидкого топлива. Самые душевные проекты длились всего пять циклов. Исследователи отказались от этих усилий и вместо этого стали полагаться на менее идеальные устройства управления топливом. Современные системы используют металлические пластины и принцип поверхностного натяжения для управления жидким топливом, но системы работают медленно и могут вытекать топливо только в небольших количествах.
Путем поиска в литературе Вестра наткнулась на статью, в которой исследователи разработали мехи на основе оригами. Исследователи начали изучать оригами в 1980-х и 1990-х годах с идеей использовать его сложные формы и интересное механическое поведение. Складки оригами распределяют нагрузки на материал, снижая вероятность его разрыва. Используя тонкий пластиковый лист майлара, Вестра и его сотрудники из лаборатории "Свойства водорода для исследования энергии" решили применить созданную им конструкцию для разработки топливного баллона.
Никогда раньше не пробуя оригами, он сказал, что потребовалась пара попыток и несколько часов с видео на Youtube, чтобы понять, как складывать мехи. Сложив его, он проверил его в жидком азоте при температуре около 77 градусов Кельвина. Исследователи обнаружили, что мочевой пузырь можно сжать не менее 100 раз без разрыва и утечки в холодных условиях. С тех пор они неоднократно демонстрировали сильфон, и в нем до сих пор нет дырок.
Сейчас исследователи начинают проводить более тщательное тестирование. Они планируют провести испытания с жидким водородом, оценивая, насколько хорошо они могут хранить и удалять топливо, и сравнивать скорость потока своего мочевого пузыря с существующими системами. Вестра недавно получил стипендию NASA для продолжения проекта.