NASA kürzlich getestet eine 3-D-Turbopumpe mit Raketentriebwerk und flüssigem Methan - ein wahrscheinlicher Kandidat für die Bereitstellung von Treibmittel und die Stromversorgung vieler Arten von Raumfahrzeugen für die Reise der NASA zum Mars.
"Dies ist eines der komplexesten Raketenteile, die die NASA jemals mit flüssigem Methan getestet hat, einem Treibmittel, das sich gut zum Betanken von Marslandern und anderen Raumfahrzeugen eignet."
sagt Mary Beth Koelbl Leiter der Abteilung für Antriebssysteme im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama.
„Durch additive Fertigung oder 3D-Druck konnten schnell zwei Turbopumpen mit identischen Konstruktionen konstruiert, gebaut und getestet werden, die sowohl mit flüssigem Methan als auch mit flüssigem Wasserstoff gut funktionieren.“
Eine Turbopumpe ist eine unglaublich komplexe Maschine; sie beherbergt Turbinen, die sich mit halsbrecherischer Geschwindigkeit drehen, um die Motoren mit genügend Kraftstoff für die Wartung zu versorgen. Tausende von Pfund Schub. Genau wie Autos benötigen Raumfahrzeuge eine Pumpe, um den Motor mit genügend Kraftstoff zu versorgen, um die Geschwindigkeit bereitzustellen oder aufrechtzuerhalten. Im Fall eines Raumfahrzeugs wird jedoch eine Turbopumpe verwendet, um den Motor mit Kraftstoff zu versorgen, der mehr benötigt. 600 PS um genügend Treibmittel bereitzustellen.
Die speziell getestete Pumpe bestand zum Teil aus 3D-gedruckten Teilen. Teile, die als 3D-Drucker an Bord hergestellt werden könnten, werden derzeit für zukünftige Missionen in Raumfahrzeugen ausgerüstet. Die Tests und die Herstellung der Teile ebnen den Weg für die Bereitstellungzukünftiges Raumschiff mit komplexen Teilen, die leicht an Bord hergestellt werden können. Die neue Turbopumpe erforderlich 45% weniger Teile, während Übergabe 600 Gallonen von Kraftstoff a Minute, ausreichend, um einen Motor mit Überstrom anzutreiben 22.500 Pfund Schub .
Frühere Turbopumpen verwendeten flüssigen Stickstoff, auf den abgekühlt werden muss. 400 Grad unter -240 Grad Celsius, während die neue Pumpe flüssiges Methantreibmittel verwendet, das viel wärmer gekühlt wird 255 Grad unter -159 Grad Celsius Flüssiges Methan kann bei einer wärmeren Temperatur gelagert werden, was bedeutet, dass es langsamer kocht und sich nicht so schnell auflöst, was es ideal für die Langzeitlagerung macht - ein großer Vorteil für Mars-MissionenDie neue Turbopumpe kann beide Treibmittel verwenden, was sich als nützlich erweisen könnte, da die NASA über die Technologie verfügt, Methan aus Kohlendioxid herzustellen, einer reichlich vorhandenen Verbindung in der Marsatmosphäre.
Ein potenzieller Rover, da NASA-Planer verschiedene Konzepte für bemannte Mars-Missionen untersuchen [Bildquelle : NASA ]
„Durch die Demonstration, dass dieselbe Turbopumpe mit unterschiedlichen Kraftstoffen arbeiten kann, haben wir gezeigt, dass ein gemeinsames Design entweder für Motoren funktioniert, die mit Methan oder Wasserstoff betrieben werden.“
sagt Marty Calvert der Marshall-Ingenieur, der die Turbopumpe entworfen hat.
„Da flüssiges Methan viel dichter als Wasserstoff ist, muss sich die Turbopumpe mit einer anderen Drehzahl drehen, um dem Motor den gleichen Massenstrom zuzuführen.“
Die NASA stellt amerikanischen Unternehmen alle Testdaten zur Verfügung, in der Hoffnung, dass die Produktionskosten des neuen Herstellungsprozesses für den Bau der Teile unter Beibehaltung der Luft- und Raumfahrtstandards gesenkt werden können. Externe Unternehmen haben bereits dazu beigetragen, das futuristische 3-D gedruckte Turbopumpe Realität.
„Durch additive Fertigung konnten wir die Turbopumpe mit 45 Prozent weniger Teilen bauen“
sagt Nick Case, der Marshall-Antriebsingenieur, der die Tests geleitet hat.
„Dies machte es erschwinglich, zwei Turbopumpen zu bauen, sie schnell auf den Prüfstand zu bringen und Ergebnisse zu erzielen. Unser nächster Schritt wird darin bestehen, die Flüssigmethan-Turbopumpe mit anderen 3D-gedruckten Motorkomponenten in einer ähnlichen Konfiguration wie die zu testenFlüssigwasserstofftests im letzten Jahr abgeschlossen. ”
NASA testet Turbopumpe [Bildquelle : NASA ]
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Geschrieben von Maverick Baker