فناوری جدید ناسا سرمای شدید روی ماه را شبیه‌سازی می‌کند.

ناسا در حال توسعه یک سیستم آزمایش جدید است که می‌تواند محیط بسیار سرد ۲۳۳- درجه سانتیگراد روی ماه را شبیه‌سازی کند تا مواد مورد نیاز برای ماموریت‌های فضایی آینده را آزمایش کند.

همزمان با پیشروی ناسا به سمت ماموریت‌های اکتشاف ماه، مریخ و فراتر از آن، توسعه موادی که بتوانند در برابر دماهای بسیار بالا در فضا مقاومت کنند، بسیار مهم می‌شود. در محیط‌های بسیار سرد، لاستیک می‌تواند مانند شیشه خرد شود، بردهای مدار الکترونیکی مستعد آسیب هستند و اتصالات الکتریکی در معرض خطر یخ‌زدگی و ترک خوردن قرار دارند.

این چالش به ویژه در برنامه‌هایی برای ساخت پایگاه در قطب جنوب ماه، جایی که دمای سطح به طور چشمگیری متفاوت است، از گرمای شدید در طول روز تا سرمای یخبندان در شب، اهمیت دارد.

برای حل این مشکل، مهندسان مرکز تحقیقات گلن ناسا، ابزار آزمایش ساختار محیطی ماه (LESTR) را توسعه دادند، یک سیستم آزمایشی که قادر به بررسی مواد، قطعات الکترونیکی و سخت‌افزار هوافضا در دماهای پایین تا ۴۰ کلوین یا تقریباً -۲۳۳ درجه سانتیگراد است.

دستگاهی برای آزمایش ساختار محیط ماه در مرکز تحقیقات گلن ناسا در کلیولند، اوهایو، ایالات متحده آمریکا. (عکس: ناسا)

آریل دیمستون، مهندس ارشد پروژه LESTR در ناسا گلن، گفت : «هیچ سازه معماری بدون درک کامل از خواص مصالح ساختمانی ساخته نمی‌شود. به طور مشابه، هیچ ماموریت فضایی بدون طراحی سازه‌ای قوی مبتنی بر درک مصالح مورد استفاده کامل نیست.»

پیش از این، ناسا اغلب از مایعات فوق سرد مانند نیتروژن مایع، هیدروژن یا هلیوم برای آزمایش مقاومت مواد در برابر سرما استفاده می‌کرد. این مواد از سردترین مواد روی زمین هستند و باید در مخازن مخصوص نگهداری شوند.

به گفته ناسا، آنچه LESTR را متمایز می‌کند این است که کل سیستم در یک محیط خلاء کاملاً خشک کار می‌کند.

دیمستون گفت: «آنچه LESTR را منحصر به فرد می‌کند این است که کل سیستم در یک خلاء کاملاً خشک کار می‌کند: نه نیتروژن مایع، نه هلیوم مایع، نه هیچ مایع دیگری. این اولین سیستم تست مکانیکی است که تمام چالش‌های مرتبط با مایعات برودتی را از بین می‌برد.»

این سیستم به جای استفاده از مایع فوق سرد، از یک دستگاه خنک‌کننده با ظرفیت بالا به نام کرایوکولر برای حذف گرما استفاده می‌کند. ناسا می‌گوید این اولین محیط آزمایش برودتی «خشک» در حوزه آزمایش‌های مکانیکی است.

این فناوری جدید ایمن‌تر و ارزان‌تر از روش‌های سنتی است، ضمن اینکه دامنه آزمایش دما را نیز گسترش می‌دهد.

او توضیح داد: «بدون استفاده از سیالات برودتی، به تجهیزات پردازش تخصصی مانند مخازن Dewar، گرم‌کن‌ها یا شیرهای کنترل نیز نیازی ندارید. همچنین دیگر نیازی به استفاده از حسگرهای اکسیژن و سایر سیستم‌های ایمنی پیچیده که زمان، پیچیدگی و هزینه فرآیند را افزایش می‌دهند، نخواهید داشت.»

مهندسان کرایوژنیک سیستم LESTR را آزمایش می‌کنند که شرایط خلاء حرارتی یک شب قمری را شبیه‌سازی می‌کند. (تصویر: ناسا)

ناسا در حال حاضر از LESTR برای آزمایش انواع مواد برای ماموریت‌های آینده استفاده می‌کند. این تیم تحقیقاتی در حال بررسی الیافی است که می‌توانند برای نسل جدیدی از لباس‌های فضایی استفاده شوند و همچنین در حال توسعه موادی برای چرخ‌های ربات‌های خودران هستند.

یکی از زمینه‌های قابل توجه تحقیق، آلیاژهای حافظه‌دار شکلی است، نوعی فلز که می‌تواند پس از خم شدن، کشیده شدن، گرم شدن یا سرد شدن به حالت اولیه خود بازگردد. انتظار می‌رود این فناوری به ربات‌های اکتشافی کمک کند تا بدون نگرانی از سوراخ شدن، در زمین‌های ناهموار ماه و مریخ حرکت کنند.

ناسا بیش از دو سال را صرف توسعه نسخه اول، به نام LESTR 1، کرد و اکنون روی نسخه دوم کار می‌کند. آژانس فضایی ایالات متحده با همکاری Fort Wayne Metals، LESTR 1 را به تأسیسات این شرکت در ایندیانا تحویل داده است تا آلیاژ حافظه‌دار شکلی را در محیط‌های با دمای بسیار پایین آزمایش کند.

دکتر سانتو پادولا دوم، بازرس پروژه LETR در ناسا گلن، گفت : «ما در حال توسعه نسل جدیدی از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی هستیم که قادر به کار در دماهای پایین تا ۴۰ کلوین، یکی از سردترین محیط‌هایی که یک مریخ‌نورد می‌تواند به آن دسترسی داشته باشد، هستند.»

او افزود: «با این سیستم، می‌توانیم آزمایش کنیم که آلیاژهای حافظه‌دار در سردترین مناطق ماه و مریخ چگونه رفتار می‌کنند. این یک نقطه عطف بزرگ برای ما و دانشمندان خواهد بود که برای اولین بار شاهد خواص مواد در چنین دماهای پایینی باشیم.»

علاوه بر LESTR، مرکز گلن ناسا تأسیسات آزمایشگاهی متعددی را اداره می‌کند که محیط فضا، ریزگرانش ایستگاه فضایی بین‌المللی، جو خشن زهره و عوارض ماه و مریخ را شبیه‌سازی می‌کنند.

ناسا گلن اکنون نقش محوری در تحقیقات روی مواد پیشرفته و فناوری‌های مدیریت سیالات برودتی در فضا ایفا می‌کند و به ماموریت‌های اکتشافی آینده خدمت‌رسانی خواهد کرد.

هوا وو (طبق گفته ناسا)

منبع: https://vtcnews.vn/cong-nghe-moi-cua-nasa-mo-phong-cai-lanh-cuc-han-tren-mat-trang-ar1016762.html