Las personas que diseñan naves espaciales deben priorizar dos factores:reducir el peso y controlar las temperaturas extremas.

Un nuevo experimento diseñado por ingenieros de la Universidad de Purdue aborda ambos problemas. El experimento de flujo de ebullición y condensación (FBCE), que llegó a la Estación Espacial Internacional el jueves (12 de agosto), Pronto avanzará la ciencia de la transferencia de calor en microgravedad.

"Los vehículos como el transbordador espacial usaban refrigeración monofásica, que hace circular líquido a través de tubos para eliminar el calor de la aviónica, "dijo Issam Mudawar, la Profesora de Ingeniería Mecánica de la Familia Betty Ruth y Milton B. Hollander, y el investigador principal de la FBCE. "Pero estos sistemas son complejos y agregan mucho peso a la nave espacial. Lo que hemos estado explorando es el uso de flujo de dos fases, que es más eficiente y reduce el tamaño del hardware de refrigeración ".

El flujo de dos fases se refiere a dos fases de la materia, líquido y vapor, que ocurren durante la ebullición y la condensación. En un proceso conocido como "ebullición de flujo, "un líquido especializado fluye por una fuente de calor, lo que hace que el líquido hierva y cree burbujas. Esas burbujas de vapor pasan por la fuente de calor, rechazar el calor, y luego se vuelve a condensar en líquido, que recircula constantemente en un sistema cerrado.

Es un proceso altamente eficiente y bien estudiado, pero un aspecto sigue siendo desconocido:¿el flujo hirviendo en el espacio es tan eficiente como el flujo hirviendo en la Tierra?

Para encontrar la respuesta Mudawar formó una asociación de investigación con el Centro de Investigación Glenn de la NASA. Su equipo diseñó y construyó un experimento para probar el flujo de ebullición y la condensación en microgravedad, y en 2012 el equipo lo envió sobre el "cometa vómito, "un avión que simula períodos de 15-17 segundos de microgravedad volando parábolas hacia arriba y hacia abajo.

"Descubrimos que a ciertos caudales, La microgravedad en realidad redujo la cantidad de flujo de calor hasta en un 50%, "Dijo Mudawar.

En colaboración con colegas del Glenn Research Center, El equipo de Mudawar continuó modificando múltiples factores en el proceso, y en los próximos años, envió el experimento varias veces en vuelos parabólicos con Zero Gravity Corporation (ZERO-G). Los estudiantes de Purdue estaban a bordo para operar el equipo.

"Nuestro objetivo siempre ha sido lograr especificaciones de diseño para que el experimento se realice realmente en el espacio, "Dijo Mudawar.

Los investigadores cumplieron su deseo a principios de este año. Mudawar y sus colegas del Centro de Investigación Glenn habían estado trabajando en una versión más pequeña del experimento para encajar en un bastidor específico en la Estación Espacial Internacional. En marzo, confirmaron que este nuevo módulo de experimento, FBCE, había pasado todas las revisiones de seguridad y preparación de la NASA y estaba listo para ser lanzado.

"Esto no es tarea fácil, "Dijo Mudawar." Cada miembro estructural necesita ser optimizado para peso y tamaño. Cada tornillo debe ser evaluado y certificado. En realidad, es una buena preparación para intentar hacer que las futuras naves espaciales sean más ligeras, que es lo que estamos tratando de lograr ".

El martes, un cohete Antares lanzado desde el puerto espacial regional del Atlántico medio en la isla Wallops, Virginia. Encima del cohete había una nave espacial Northrop-Grumman Cygnus que transportaba 3, 000 libras de suministros para los astronautas a bordo de la ISS, así como el FBCE y otros tres experimentos científicos. Cygnus atracó con ISS el jueves. Los astronautas pronto ejecutarán el equipo científico a través de revisiones de preparación operativa y, después en este año, comenzará a realizar el experimento.

"Este es verdaderamente un hito para la investigación espacial de Purdue, "Dijo Mudawar." He tenido 14 Ph.D. estudiantes y un estudiante de maestría trabajaron conmigo en este proyecto durante la última década. Y asociarse con Glenn Research Center ha sido una asociación perfecta. Este será el experimento de cambio de fase más grande jamás realizado en el espacio. Ojalá, lo que aprendamos de este experimento se puede utilizar para hacer que las futuras naves espaciales sean más eficientes, y capacítanos para ir a la luna, Marte y más allá ".