NASA úspěšně testuje technologii pro vesmírné čerpací stanice: Tankování v kosmu se stává realitou

Inženýři z NASA Marshall Space Flight Center v Huntsville v Alabamě a společnosti L3Harris provádějí provozní testy vývojového kryokapleru, klíčové technologie pro budoucí doplňování paliva kosmických lodí na oběžné dráze.

Inženýři z NASA Marshall Space Flight Center v Huntsville v Alabamě a společnosti L3Harris provádějí provozní testy vývojového kryokapleru, klíčové technologie pro budoucí doplňování paliva kosmických lodí na oběžné dráze. Pro novou generaci misí NASA do hlubokého vesmíru bude pravděpodobně nutné, aby se kosmické lodě doplňovaly palivem na oběžné dráze Země, než se vydají dál do sluneční soustavy. Podobně jako benzinová pumpa potřebuje trysku, která pasuje do palivové nádrže, budou budoucí kosmické lodě vyžadovat speciální zařízení pro tankování před odletem, známé jako kryokapler.

Kryokaplery by umožnily kosmickým lodím připojit se k budoucím orbitálním zásobníkům paliva, které by sloužily jako vesmírné čerpací stanice. Tato technologie přináší výzvu spolehlivého přenosu kryogenních, tedy superchladných, kapalin bez ztráty paliva nebo výkonu. Kryogenní paliva, jako je kapalný vodík a kapalný kyslík, musí zůstat ochlazena na stovky stupňů pod bodem mrazu (Fahrenheita), což klade přísné nároky na materiály, těsnění a mechanismy, které je přepravují. „Doplňování kryogenního paliva na oběžné dráze mezi dvěma kosmickými loděmi dosud nebylo provedeno a zůstává jednou z nejtěžších inženýrských výzev v kosmonautice,“ uvedl Travis Belcher, projektový manažer kryokapleru v NASA Marshall Space Flight Center. „Tyto přenosy paliva jsou nezbytné pro typy misí, které chce NASA v budoucnu uskutečnit, takže vývoj kapleru, který dokáže manipulovat s ultra-chladnými palivy, je kritickým krokem k tomu, aby se tato schopnost stala skutečností.“

Pozemní kaplery, jako jsou ty používané k plnění rakety SLS (Space Launch System) pro mise Artemis, nejsou pro orbitální přenosy paliva vhodné. Tyto kaplery se rychle uvolní během startu rakety a pro další let musí být ručně znovu připojeny. Navíc nejsou navrženy pro provoz v drsném prostředí vesmíru a jsou mnohem větší, než by bylo potřeba k doplnění palivové nádrže kosmické lodi na oběžné dráze. K řešení těchto výzev NASA testovala kryokapler vyvinutý společností L3Harris. „Kryokaplery, na kterých pracujeme, se mohou připojovat a odpojovat vícekrát a jsou plně automatizované, takže astronauti nebudou muset provádět výstup do vesmíru, aby přenesli palivo,“ dodal Belcher. „Jsou přísně navrženy tak, aby odolaly vesmírnému prostředí a byly dimenzovány pro očekávané konstrukce nádrží.“

Společný tým NASA a L3Harris nedávno provedl dva typy testů v NASA Marshall. Aby se zajistilo, že kryokapler zvládne extrémně nízké teploty, kterým bude vystaven, protékal jím kapalný dusík o teplotě minus 321 stupňů Fahrenheita v několika připojených a odpojených konfiguracích. Tímto způsobem tým pozoroval, jak kapler reaguje na tepelnou kontrakci, průtok a významné teplotní rozdíly mezi palivem a materiály. Tým také podrobil kryokapler provozním testům, aby určil jeho výkonnostní limity. Při tomto nastavení byla jedna polovina kapleru namontována na robotický stůl, který se mohl pohybovat a otáčet v libovolném směru, což umožnilo simulovat nesprávné dokování s druhou polovinou, která zůstala nehybně nad stolem. Kryokapler je navržen tak, aby zvládl určitou míru nesouososti v případě, že kosmická loď a zásobník nejsou při dokování dokonale zarovnány. „Tyto kryokaplery jsou ve velmi rané fázi vývoje, takže testování se zaměřuje převážně na základní funkčnost,“ uvedl Belcher. „Budoucí testovací kampaně je budou navrhovat pro konkrétní mise a pečlivěji je posuzovat na základě požadavků těchto misí.“