Японские инженеры знают как защитить сложную технику от Лунной погоды

14.10.2024

Команда из Университета Нагои изобрела устройство теплового выключателя для луноходов, позволяющее выдерживать экстремальные температуры Луны.

Астронавты, перемещаясь по Луне на транспортных средствах, сталкиваются с опасностями не только невесомости и потенциальных кратеров, но и резкими перепадами температур. Температура на Луне колеблется от жарких 127°C до морозных -173°C.

Команда из Университета Нагои в Японии разработала устройство теплового выключателя для повышения долговечности луноходов. Их исследования, проведенные совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), были опубликованы в журнале Applied Thermal Engineering.

Будущие лунные миссии потребуют надежных машин, способных работать в суровых условиях. Признавая эту необходимость, команда из Университета Нагои создала устройство с тепловым выключателем, которое обещает продлить срок службы лунных транспортных средств. Их исследования были проведены в сотрудничестве с JAXA и опубликованы в журнале Applied Thermal Engineering.

Технология теплового переключателя, которая может переключаться между дневным рассеиванием тепла и ночной изоляцией, необходима для долгосрочного исследования Луны. Днем луноход активен, и электронное оборудование выделяет тепло, которое нужно активно охлаждать и рассеивать из-за отсутствия воздуха в космосе. Ночью электронику необходимо изолировать от экстремального холода.

Современные устройства обычно используют нагреватели или пассивные клапаны для изоляции ночью. Однако нагреватели стоят дорого, а пассивные клапаны могут увеличивать скорость потока жидкости, что снижает эффективность теплопередачи. Технология, разработанная командой Нисикавары, предлагает компромисс. Она обеспечивает низкое падение давления, как у пассивных клапанов, и низкое энергопотребление, как у нагревателей, сохраняя тепло ночью без ущерба для дневного охлаждения.

Устройство терморегулирования сочетает в себе петлевую тепловую трубку (КТТ) и электрогидродинамический (ЭГД) насос. Днем насос ЭГД неактивен, позволяя КТТ работать в обычном режиме. В луноходах КТТ использует хладагент, который перемещается между паровым и жидким состояниями. Жидкий хладагент испаряется в испарителе, отводит тепло через радиатор и затем конденсируется обратно в жидкость. Этот цикл осуществляется за счет капиллярных сил в испарителе, что делает его энергоэффективным.

Ночью насос ЭГД создает давление, противоположное потоку КТТ, останавливая движение хладагента и изолируя электронику от холода с минимальным потреблением энергии. Исследование команды включало выбор формы электродов ЭГД-насоса, конструкцию устройства, оценку производительности и демонстрационные испытания. Результаты показали, что энергопотребление ночью было практически нулевым.

Этот новаторский подход не только обеспечивает выживание марсохода при экстремальных температурах, но и минимизирует затраты энергии, что крайне важно в условиях ограниченных ресурсов на Луне. Это закладывает основу для интеграции в будущие лунные миссии, способствуя устойчивым усилиям по исследованию Луны.

Эта технология может применяться не только для луноходов, но и для управления температурой космических кораблей. Интеграция технологии EHD в системы управления теплоносителем может повысить эффективность теплопередачи и решить эксплуатационные проблемы. В будущем это может сыграть важную роль в освоении космоса.

Разработка устройства с тепловым выключателем знаменует важный шаг в разработке технологий для долгосрочных лунных миссий и других космических проектов, обеспечивая надежную работу в экстремальных условиях космоса.

Теги: