Los investigadores de WSU han utilizado el antiguo arte japonés del plegado de papel para posiblemente resolver un desafío clave para los viajes al espacio exterior:cómo almacenar y transportar combustible a los motores de los cohetes.

Los investigadores han desarrollado un vejiga de combustible de plástico plegada que no se agrieta a temperaturas extremadamente frías y que algún día podría usarse para almacenar y bombear combustible. Dirigido por el estudiante de posgrado Kjell Westra y Jake Leachman, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y de Materiales, los investigadores han publicado su trabajo en la revista, Criogenia .

El desafío de la gestión de los combustibles ha sido un factor limitante importante en los viajes espaciales, restringiendo en gran medida los viajes espaciales a viajes más cortos para grandes cantidades de carga oa satélites pequeños para misiones de larga duración. En los primeros días del programa espacial de EE. UU. En las décadas de 1960 y 1970, Los investigadores intentaron desarrollar globos redondos para almacenar y bombear hidrógeno líquido. Ellos fallaron. Cada vejiga se rompería o gotearía mientras intentaban apretarla a las temperaturas muy frías requeridas para los combustibles líquidos. Los diseños más cordiales solo duraron cinco ciclos.

Los investigadores abandonaron el esfuerzo y, en cambio, llegaron a depender de dispositivos de gestión de propulsores menos ideales. Los sistemas actuales utilizan placas de metal y el principio de tensión superficial para gestionar los combustibles líquidos, pero los sistemas son lentos y solo pueden gotear combustibles en pequeñas cantidades, por lo que el tamaño de los tanques de combustible y las misiones son limitados.

"La gente ha estado tratando de hacer bolsas para combustible de cohetes durante mucho tiempo, ", Dijo Leachman." Actualmente no hacemos grandes viajes de larga duración porque no podemos almacenar combustible el tiempo suficiente en el espacio ".

A través de una búsqueda de literatura, Westra encontró un artículo en el que los investigadores desarrollaron unos fuelles basados ​​en origami. Los investigadores comenzaron a estudiar el origami en las décadas de 1980 y 1990 con la idea de hacer uso de sus formas complejas y su interesante comportamiento mecánico. Los pliegues de origami extienden tensiones sobre el material, por lo que es menos probable que se rompa. Usando un delgado, Lámina de plástico Mylar, Westra y sus colaboradores en el laboratorio Hydrogen Properties for Energy Research decidieron aplicar el diseño que vio para desarrollar una vejiga de combustible.

"Las mejores soluciones son las que ya están preparadas y que luego puede transferir a lo que está trabajando, "Dijo Westra.

Nunca antes había probado el origami, Dijo que tomó un par de intentos y unas horas con un video de Youtube para descubrir cómo doblar el fuelle. Una vez que lo dobló, lo probó en nitrógeno líquido a unos 77 grados Kelvin. Los investigadores encontraron que la vejiga se puede apretar al menos 100 veces sin romperse o gotear en condiciones de frío. Desde entonces han demostrado los fuelles en numerosas ocasiones, y todavía no tiene agujeros.

"Creemos que hemos resuelto un problema clave que retenía a todos, ", Dijo Leachman." Estamos un poco entusiasmados con eso ".

Los investigadores ahora están comenzando a realizar pruebas más rigurosas. Planean hacer pruebas con hidrógeno líquido, evaluar qué tan bien pueden almacenar y expulsar combustible y comparar las tasas de flujo de su vejiga con los sistemas actuales. Westra recibió recientemente una beca de posgrado de la NASA para continuar con el proyecto.

"El éxito de Kjell es un ejemplo perfecto de los grandes estudiantes de WSU que estudian lo que hay y luego están en el lugar correcto en el momento adecuado para hacerlo realidad. "Dijo Leachman.