Hodně energie s sebou nese i hodně tepla. Budoucí mise k průzkumu Měsíce a Marsu budou vyžadovat extrémní množství elektrické energie pro součástky a přístroje umožňující podporu života astronautů i testy nových technologií. Tento zvýšený odběr energie však také zvýší množství generovaného tepla, které pak musí být odvedeno pryč, aby mohly všechny systémy dál fungovat. Aby byl zajištěn účinný odvod tepla a snížila se hmotnosti chladicího systému, hledá NASA nové cesty. Jednou z nejefektivnějších metod pro odvod tepla od jeho zdroje je tzv. „flow boiling“. Jde o dvoufázový proces, který používá teplo k ohřevu proudu tekutiny, která poté začne vřít. Toto plynné skupenství je pak odvedeno pryč od zdroje tepla.
Zdroj: https://artsandculture.google.com/
Teplo může být přesměrováno také přechodem proudící páry zpět na kapalinu metodou „flow condensation“. Dvoufázové systémy pro převod tepla jsou na zemi velmi efektivní, ale vědci zatím nemají jistotu, zda to bude platit i pro prostředí mikrogravitace. „Jelikož se směsi plynů a kapalin v kosmickém prostoru chovají odlišně. Vědci potřebují studovat, jak se var a kondenzace mění v mikrogravitaci. Získají tak data nezbytná pro aplikaci toho, co jsme se naučili, do budoucích systémů pro odvod tepla,“ říká Nancy Hall z Glennova střediska a projektová manažerka experimentu FBCE (Flow Boiling and Condensation Experiment), který se na ISS dostal na palubě lodi Cygnus v rámci mise NG-16.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
O jeho stavbu a testy se postarali experti z Glennova střediska. FBCE má na ISS provádět různé experimenty zaměřené na metody flow boiling a flow condensation v podmínkách mikrogravitace. Výzkum je společným projektem mezi Glennovým střediskem a Boiling and Two-Phase Flow Laboratory na Purdue University, financování pak zajišťuje divize bilogických a fyzikálních věd z ředitelství vědeckých misí NASA.
„Co se týče kondenzace v mikrogravitaci a přenosu tepla metodou flow boiling, jsou naše data výpočetní modely mimořádně omezené,“ přiznává Monica Guzik, hlavní inženýrka FBCE a dodává: „Tento experiment je kriticky důležitý pro budoucí mise, které vyžadují vyšší efektivitu, kterou už současné jednofázové systémy nezvládnou.“ FBCE tvoří sedm modulů, které jsou propojeny kabely pro přenos dat a dodávky elektrické energie. Pět modulů je propojeno ohebnými hadicemi pro cirkulaci kapalin. Až bude zařízení instalováno na své místo, zapojí jej astronauti do zařízení Fluids Integrated Rack, které je součástí Fluids and Combustion Facility.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Po zhodnocení připravenosti k provozu by se mohl podle aktuálních odhadů FBCE dostat do činnosti v průběhu letošního roku. Průběh experimentu budou sledovat a řídit experti z Telescience Support Center na Glennově středisku. „Náš tým věnoval 10 let vývoji tohoto experimentu,“ říká Hall a dodává: „FBCE je první takto komplexní kosmické zařízení, které bylo za posledních 20 let postaveno na Glennově středisku.“
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www1.grc.nasa.gov/wp-content/uploads/FBCE-logo_300x300.fw_.png
https://artsandculture.google.com/…2%7D%7D
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/grc-2019-c-03694.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/img_1098_0.jpg
To mě tedy zajímá, jak to dopadne. Co vím, tak v gravitaci ty systémy díky vzlínání fungují, i když jsou vzhůru nohama oproti správné pracovní pozici, ale účinnost je nižší. Tak snad to v mikrogravitaci taky nějak pojede.
Zajímalo by mě, jestli jsou experimenty, které nemohou letět na ISS Dragonem, protože má menší port a musí tedy letět Cygnusem. Nebo musí být univerzální?
Tenhle by asi mohl letět oběma, že? Kdo vlastně rozhoduje, kterou lodi experiment poletí? Záleží to na tvůrci nebo zákazníkovi, se kterou firmou si dopravu domluví nebo to určuje NASA?
Záleží hodně na časovém harmonogramu,kdy je daný slot volný.
Neprobíhá výzkum v oblasti nějaké termoelektrického článku, který by měnil teplo na elektřinu ?
Určitě ano. Termoelektrické články jsou dobré tam, kde je potřeba extrémní spolehlivost (nemají mechanické díly) a dá se obětovat výkon a účinnost. Pro meziplanetární sondy v místech slabého nebo nestabilního (povrch Marsu) slunečního svitu se lepší články určitě neztratí.
Pilotované mise jsou však mnohem náročnější na energii, takže je třeba se podívat po systému, který slibuje (minimálně dle zkušeností z pozemních, ale i vesmírných aplikací) mnohem vyšší účinnost a tím i úspory zdrojů energie a potřeb chlazení.
Díky. Má myšlenka směřovala právě k tomu, zbavovat se tímto nadbytečného tepla, nežli ho relativně složitě vyzařovat bez užitku apod. Takže zrovna vlastní účinnost by nemusela být nejdůležitější. Nemám však moc potuchy o velikosti/hmotnosti těchto článků a jejich výkonu jako takovém, zda by vůbec spotřebovávaly nějaký významný objem tohoto nadbytečného tepla.
Aha, myslel jste článek v generátorovém režimu. Obávám se, že energetický zisk by byl minimální kvůli nízkému rozdílu teplot a lépe by chladila i prostá cirkulace kapalného média.
Kdysi jsem si to počítal s nadějí namontovat něco takového do kotle na pevná paliva, aby se udržel v chodu i při výpadku elektřiny (bez ní ho bohužel provozovat nejde a můžete doma mrznout i se stodolou plnou dřeva). Vycházelo to hodně špatně.