Для следующего поколения миссий NASA по исследованию дальнего космоса космическим аппаратам может потребоваться дозаправка на околоземной орбите перед полетом в глубины Солнечной системы. Для этого будущим космическим аппаратам понадобится специальное устройство для криогенного соединения. Дело в том, что сверххолодные виды топлива, такие как жидкий водород и жидкий кислород, должны охлаждаться до температуры на сотни градусов ниже нуля по Фаренгейту, что предъявляет строгие требования к материалам, уплотнениям и механизмам, которые их перемещают.
Криогенная дозаправка на орбите между двумя космическими аппаратами еще не проводилась и остается одной из самых сложных инженерных задач в космонавтике. Эти передачи топлива необходимы для тех миссий, которые НАСА хочет выполнять в будущем, поэтому разработка сцепного устройства, способного работать с ультрахолодным топливом, является важным шагом на пути к реализации этой задачи.
Наземные соединительные устройства, подобные тем, что использовались для заправки SLS (Space Launch System) для миссий «Артемида» (Artemis), не подходят для передачи орбитального топлива. Они быстро отсоединяются во время запуска ракеты, и для следующего полета их необходимо подключать вручную. Кроме того, они не предназначены для работы в суровых условиях космоса и намного больше тех, что используются для дозаправки орбитальных космических аппаратов.
Чтобы решить эти проблемы, NASA протестировало криогенный стыковочный узел, разработанный компанией L3Harris. Его можно присоединять и отсоединять несколько раз. Устройство полностью автоматизировано, поэтому астронавтам не придется выходить в открытый космос для перекачки топлива. К тому же, оно спроектировано так, чтобы выдерживать условия космического пространства, и рассчитано на предполагаемые конструкции баков.
Чтобы убедиться, что криомуфта способна выдерживать экстремально низкие температуры, в ходе испытаний жидкий азот при температуре минус 321 градус по Фаренгейту (минус 196,1℃) пропускали через несколько соединенных и разъединенных конфигураций. Так специалисты могли определить, как соединительный элемент реагирует на тепловое сжатие, течение и значительную разницу температур между топливом и материалами.
Команда также провела эксплуатационные испытания устройства, чтобы определить пределы его работоспособности. Одна половина муфты была закреплена на роботизированном столе, который мог двигаться и поворачиваться в любом направлении, что позволяло имитировать несоосность при стыковке с другой половиной, которая оставалась неподвижной над столом.
В ходе будущих испытаний стыковочный узел будут адаптировать для конкретных миссий с учетом их требований.
Ранее мы рассказывали, на что готово NASA для спасения падающего телескопа Swift.
