استفاده از اوریگامی برای حل یک مشکل فضایی

به گزارش خرید بک لینک محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن از هنر باستانی ژاپنی ˮتا کردنˮ کاغذ بهره برده اند تا احتمالاً یک چالش اساسی برای سفر به فضا یعنی نحوه ذخیره و انتقال سوخت به موتورهای موشک را حل کند
به گزارش خرید بک لینک به نقل از ایسنا و به نقل از یورک الرت، این تحقیقات تحت هدایت دانشجوی کارشناسی ارشد کجل وسترا(Kjell Westra) و جیک لیچمن(Jake Leachman)، دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و مواد انجام شده است. پژوهشگران با الهام از اوریگامی یک مخزن پلاستیکی طراحی نموده اند که در دماهای پایین ترک نمی خورد و می تواند روزی برای ذخیره و پمپاژ سوخت در فضا استفاده گردد. آنها نتایج کارهای خودرا در مجله Cryogenics منتشر نمودند.
چالش مدیریت مصرف سوخت عامل بازدارنده مهمی در سفرهای فضایی بوده است بطوریکه ماموریت های فضایی به سفرهای کوتاه با محموله زیاد یا ارسال ماهواره های کوچک برای ماموریت های طولانی مدت محدود می شود.
در ایام ابتدایی برنامه فضایی ایالات متحده در دهه 1960 و 1970، پژوهشگران تلاش کردند بالون های گرد را برای ذخیره و پمپاژ سوخت مایع هیدروژن تولید کنند اما آنها شکست خوردند. مخزن ها هنگامی که به اندازه مناسب برای ذخیره سوخت فشرده و سرد می شدند می شکستند و یا نشت می کردند و بهترین طراحی فقط 5 دور فشار را دوام آورد.
پژوهشگران دست از تلاش کشیدند و به دستگاه های مدیرت سوخت با نیروی محرکه کمتر روی آوردند. سیستم های فعلی برای مدیریت سوخت های مایع از صفحات فلزی و اصل کشش سطحی استفاده می نمایند، اما این سیستم ها کند هستند و فقط می توانند سوخت ها را در مقادیر کم تخلیه کنند، بدین سبب اندازه مخازن سوخت و در نتیجه ماموریت ها محدود می شود.
لیچمن اظهار داشت: پژوهشگران مدت هاست در تلاشند کیسه های سوخت موشک بسازند اما ما هم اکنون سفرهای طولانی مدت انجام نمی دهیم برای اینکه نمی توانیم سوخت را به اندازه کافی در فضا ذخیره نماییم.
وسترا بوسیله جستجوی مقالات، به مقاله ای رسید که در آن پژوهشگران با بهره گیری از اوریگامی بادبزن هایی ساخته بودند.
پژوهشگران مطالعه اوریگامی را در دهه 1980 و 1990 با این تصور که می توان از اشکال پیچیده و رفتار مکانیکی جالب آن استفاده کرد، شروع کردند. چین های اوریگامی موجب کاهش تنش در مواد و احتمال پاره شدن آن کمتر می شود.
وسترا و همکارانش در آزمایشگاه “خواص هیدروژن برای تحقیقات انرژی” تصمیم گرفتند تا الهام از طراحی به کار گرفته شده در بادبزن ها یک مخزن سوخت به وسیله یک ورق پلاستیکی نازک مایلر(نوعی پلیمر) بسازند.
وسترا می گوید: بهترین چاره ها همیشه آن هایی هستند که از پیش وجود دارند و شما تنها باید آنها را با کار خود تطبیق دهید.
وی که قبلاً هیچ گاه اوریگامی را امتحان نکرده بود، اظهار داشت که چندین تلاش و چند ساعت تماشای ویدیو در یوتیوب طول کشید تا بفهمد چگونه مخزن را تا بزند و هنگامی که موفق به تا زدن شد آنرا در نیتروژن مایع در حدود 77 درجه کلوین آزمایش کرد.
پژوهشگران دریافتند که در وضعیت سرما می توان حداقل 100 بار مخزن را مورد فشار قرار داد بدون اینکه شکسته شود یا نشت کند. آنها از آن زمان بارها مخزن را نمایش داده اند و هنوز هیچ سوراخی در آن به وجود نیامده است.
لیچمن می گوید: فکر می نماییم که ما یک مشکل اساسی را حل کرده ایم که مانعی برای همه بوده است و ما به صورتی هیجان زده هستیم.
پژوهشگران حالا آغاز به انجام آزمایشات دقیق تری می کنند. آنها قصد دارند این آزمایش را با هیدروژن مایع انجام دهند و ارزیابی کنند که این مخزن چقدر می تواند سوخت را ذخیره و منتقل کند و سرعت جریان آنرا با سیستم های فعلی مقایسه کنند.
وسترا اخیراً برای ادامه پروژه، فلوشیپ فارغ التحصیلی ناسا را دریافت کرده است.
لیچمن اظهار داشت: موفقیت کجل یک نمونه عالی از دانشجویان دانشگاه واشنگتن است که در آنجا تحصیل می کنند و سپس در زمان مناسب در مکان مناسب کاری موفقیت آمیز انجام می دهند.

منبع:

دسته‌ها