El profesor asistente de Brigham Young Brian Iverson y el estudiante de doctorado Rydge Mulford se han asociado con el tecnólogo de la NASA Vivek Dwivedi para avanzar en el diseño de un tridimensional, radiador plegable, inspirado en el arte del plegado de papel. Aún temprano en su desarrollo, Iverson y Mulford están experimentando con diferentes formas para determinar qué configuración funcionaría mejor como radiador. Crédito:Universidad Brigham Young
El antiguo arte japonés del plegado de papel ha inspirado el diseño de un radiador "inteligente" potencialmente pionero que un técnico de la NASA está desarrollando ahora para eliminar o retener el calor en satélites pequeños.
Vivek Dwivedi, un tecnólogo en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, se ha asociado con un par de investigadores de la Universidad Brigham Young en Utah para desarrollar un radiador poco convencional que se pliegue y despliegue, al igual que las estructuras de papel con ranura en V creadas con origami, el arte de transformar una hoja plana de papel en una escultura terminada.
Bajo la asociación, El profesor asistente de la Universidad Brigham Young Brian Iverson y el estudiante de doctorado Rydge Mulford están avanzando en el diseño de una radiador plegable, mientras que Dwivedi está desarrollando un revestimiento para mejorar las capacidades de conservación o eliminación de calor del radiador.
Este novedoso radiador controla la tasa de pérdida de calor realizando maniobras de cambio de forma. Los cambios topográficos resultantes podrían lograrse con materiales sensibles a la temperatura como alambres musculares o aleaciones con memoria de forma. A medida que los materiales sensibles a la temperatura experimentan un cambio de temperatura, causado por la electrónica de la nave espacial o la absorción de calor de la Tierra o el sol, el radiador podría cambiar automáticamente su forma para eliminar o conservar el calor.
Cuanto más profundos sean los pliegues o cavidades, cuanto mayor sea la absorción, explicó Mulford, agregando que los científicos han investigado el uso de cavidades para afectar la pérdida de calor durante casi 100 años, pero nadie ha abordado el desafío de esta manera. "Origami te permite cambiar la profundidad de estas cavidades en tiempo real, cambiando así la pérdida de calor de una superficie en tiempo real, " él dijo.
Tecnólogo Vivek Dwivedi, que está de pie frente a un reactor de pulverización catódica utilizado para depositar óxido de vanadio sobre sustratos de muestra para realizar pruebas, está colaborando con investigadores de la Universidad Brigham Young para desarrollar un radiador ideal para pequeñas naves espaciales. Crédito:NASA / W. Hrybyk
Un paso mas alla
El equipo, sin embargo, quiere llevar el concepto un paso más allá.
Dwivedi, mientras tanto, está trabajando para promover un recubrimiento altamente emisivo hecho principalmente de óxido de vanadio, un óxido de metal de transición. La idea de Dwivedi es luego aplicar el revestimiento especial en el radiador de origami. También está investigando su uso potencial en otros componentes de la nave espacial, incluyendo paneles de paneles solares.
En prueba, El óxido de vanadio ha demostrado que pasa de un estado semiconductor a un estado metálico cuando alcanza los 154 grados Fahrenheit. El cambio provoca un aumento de la emisividad, Dijo Dwivedi. Debido a que los satélites encuentran cambios de temperatura muy fluctuantes en órbita, El objetivo de Dwivedi es reducir la temperatura de transición.
En colaboración con Raymond Adomaitis, profesor de la Universidad de Maryland en College Park, Dwivedi planea reducir la temperatura de transición aplicando películas muy delgadas de plata y titanio al óxido de vanadio mediante pulverización catódica y una técnica llamada deposición de capa atómica. o ALD. La ALD se realiza en un reactor de última generación desarrollado por Dwivedi y Adomaitis. Con ALD, los ingenieros pueden, literalmente, aplicar capas de diferentes materiales de tamaño atómico en estructuras de formas intrincadas, muy parecido a cómo un cocinero coloca en capas diferentes ingredientes para hacer una olla de lasaña.
Primera combinación
"La combinación de origami y un recubrimiento a base de óxido de vanadio sería la primera vez que dos dispositivos de emisividad variable diferentes se combinan en una estructura, ", Dijo Iverson. Al combinar ambas tecnologías, el equipo cree que puede crear un radiador más eficiente ideal para usar en CubeSats, diminutas naves espaciales que están ganando popularidad debido a su costo relativamente bajo. Qué radiador Iverson dijo, se podría unir fácilmente a cualquier superficie de la nave espacial donde se necesitara rechazar el calor.
Aunque se encuentra temprano en su desarrollo, el radiador de origami no podía venir demasiado pronto, especialmente para usar en CubeSats. Los radiadores tradicionales suelen ser planos y pesados, no se prestan a la instalación en un satélite que mida tan solo cuatro pulgadas de lado.
"Este enfoque tiene el potencial de cambiar las reglas del juego en el diseño térmico, "Dwivedi dijo." Nuestro objetivo es reemplazar los radiadores tradicionales con los dinámicos, período."
