I ricercatori della WSU hanno utilizzato l'antica arte giapponese della piegatura della carta per risolvere forse una sfida chiave per i viaggi nello spazio:come immagazzinare e spostare il carburante nei motori a razzo.

I ricercatori hanno sviluppato un modello ispirato agli origami, sacca di carburante in plastica piegata che non si rompe a temperature molto basse e potrebbe un giorno essere utilizzata per immagazzinare e pompare carburante. Guidato dallo studente laureato Kjell Westra e Jake Leachman, professore associato presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, i ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista, criogenia .

La sfida della gestione dei combustibili è stata un importante fattore limitante nei viaggi nello spazio, limitando ampiamente i viaggi spaziali a viaggi più brevi per grandi quantità di merci oa piccoli satelliti per missioni di lunga durata. Nei primi giorni del programma spaziale statunitense negli anni '60 e '70, i ricercatori hanno cercato di sviluppare palloncini rotondi per immagazzinare e pompare idrogeno liquido. Hanno fallito. Ogni vescica si frantumava o perdeva mentre cercavano di comprimerla alle temperature molto fredde richieste per i combustibili liquidi. I progetti più cordiali sono durati solo cinque cicli.

I ricercatori hanno abbandonato lo sforzo e si sono invece affidati a dispositivi di gestione del propellente meno ideali. Gli attuali sistemi utilizzano piastre metalliche e il principio della tensione superficiale per gestire i combustibili liquidi, ma i sistemi sono lenti e possono far fuoriuscire carburante solo in piccole quantità, quindi le dimensioni dei serbatoi di carburante e delle missioni sono limitate.

"La gente ha cercato di fare borse per carburante per missili per molto tempo, " Leachman ha detto. "Attualmente non facciamo grandi, viaggi di lunga durata perché non possiamo immagazzinare carburante abbastanza a lungo nello spazio".

Attraverso una ricerca bibliografica, Westra si è imbattuto in un documento in cui i ricercatori hanno sviluppato alcuni soffietti basati su origami. I ricercatori hanno iniziato a studiare l'origami negli anni '80 e '90 con l'idea di sfruttare le sue forme complesse e il suo interessante comportamento meccanico. Le pieghe dell'origami diffondono le sollecitazioni sul materiale, rendendo meno probabile che si strappi. Usando un sottile, Foglio di plastica Mylar, Westra e i collaboratori del laboratorio Hydrogen Properties for Energy Research hanno deciso di applicare il progetto che aveva visto per sviluppare una sacca di combustibile.

"Le soluzioni migliori sono quelle già pronte e che poi puoi trasferire su ciò su cui stai lavorando, " disse Westra.

Non avendo mai provato gli origami prima, ha detto che ci sono voluti un paio di tentativi e alcune ore con un video di Youtube per capire come piegare il soffietto. Una volta piegato, lo ha testato in azoto liquido a circa 77 gradi Kelvin. I ricercatori hanno scoperto che la vescica può essere schiacciata almeno 100 volte senza rompersi o perdere in condizioni di freddo. Da allora hanno dimostrato il mantice numerose volte, e ancora non ha buchi.

"Pensiamo di aver risolto un problema chiave che stava trattenendo tutti, " Ha detto Leachman. "Siamo un po' entusiasti di questo."

I ricercatori stanno ora iniziando a condurre test più rigorosi. Hanno in programma di fare test con idrogeno liquido, valutare quanto bene possono immagazzinare ed espellere carburante e confrontare le portate della loro vescica con i sistemi attuali. Westra ha recentemente ricevuto una borsa di studio dalla NASA per continuare il progetto.

"Il successo di Kjell è un perfetto esempio di grandi studenti della WSU che studiano cosa c'è là fuori e poi si trovano nel posto giusto al momento giusto per farlo accadere, " ha detto Leachman.