NASA testuje revoluční technologii: Vesmírné „čerpací stanice“ pro hluboký vesmír jsou na dosah

Cestování vesmírem čelí mnoha výzvám, přičemž jednou z hlavních je nutnost, aby kosmická loď nesla veškeré své palivo od okamžiku startu. To je jako balit si na cestu autem s vědomím, že nebudete moci nikde dotankovat.

Cestování vesmírem čelí mnoha výzvám, přičemž jednou z hlavních je nutnost, aby kosmická loď nesla veškeré své palivo od okamžiku startu. To je jako balit si na cestu autem s vědomím, že nebudete moci nikde dotankovat. Co kdyby ale budoucí mise mohly zastavit a doplnit palivo přímo na oběžné dráze?

Americká vesmírná agentura NASA nedávno oznámila významný pokrok ve svém úsilí o vybudování „čerpacích stanic“ na oběžné dráze. NASA vyvíjí a testuje specializované zařízení nazvané kryospojka (cryocoupler), které má umožnit budoucím misím do hlubokého vesmíru tankovat palivo v orbitálních skladech. Toto specializované vybavení je navrženo tak, aby bezpečně propojilo kosmickou loď s palivovým depem a umožnilo automatizovaný přenos superchladných kapalin, jako je kapalný vodík a kapalný kyslík, zchlazených na stovky stupňů pod bod mrazu.

„Tankování 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 kryospojky v NASA Marshall Space Flight Center. „Tyto přenosy paliva jsou nezbytné pro typy misí, které chce NASA v budoucnu uskutečnit, takže vývoj spojky, která zvládne ultra-chladná paliva, je kritickým krokem k realizaci této schopnosti,“ dodal Belcher. Proces přenosu kryogenní kapaliny ve vakuu je mimořádně obtížný, zejména při manipulaci s kapalným vodíkem a kyslíkem, které musí být udržovány při extrémně nízkých teplotách, aby zůstaly stabilní. Selhání těsnění nebo zkřehnutí a rozbití materiálů v důsledku tepelného šoku by ohrozilo celou misi. Pozemní tankovací zařízení navržené pro rakety Space Launch System programu Artemis nemůže v orbitálním prostředí fungovat, protože je těžké a navržené k odpojení během silných otřesů při startu. Na oběžné dráze je potřeba něco lehčího, čistšího a plně automatizovaného.

Nová kryospojka, vyvinutá ve spolupráci s firmou L3Harris, je navržena jako orbitální ekvivalent tankovací trysky. Bude schopna propojit dvě lodě a vytvořit mezi nimi bezpečný, nepropustný most. „Kryospojky, na kterých pracujeme, se mohou připojovat a odpojovat vícekrát a jsou plně automatizované, takže astronauti nebudou muset provádět výstup do vesmíru, aby přenesli palivo,“ řekl Belcher. „Jsou přísně navrženy tak, aby odolaly vesmírnému prostředí a byly dimenzovány pro očekávané konstrukce nádrží.“ Během nedávných testů v Marshall Space Flight Center inženýři použili robotický stůl k simulaci reálných výzev dokování dvou masivních, pohybujících se kosmických lodí na oběžné dráze. Ve vesmíru se vozidla zřídka dokonale zarovnají, proto tým záměrně vytvářel scénáře s nesprávným zarovnáním, aby prokázal, že spojka se dokáže přizpůsobit, bezpečně připojit a udržet své těsnění i při mírném vychýlení. Společný tým NASA a L3Harris také provedl tepelné testy kryospojky, při nichž protékal kapalný dusík o teplotě -196 °C různými zapojenými a odpojenými konfiguracemi. Tyto testy hodnotily, jak hardware, těsnění a průtok kapaliny zvládají extrémní tepelnou kontrakci a intenzivní teplotní rozdíly mezi mrznoucím palivem a materiály spojky.