Tantangan perjalanan luar angkasa diselesaikan dengan Origami

Para peneliti telah mengembangkan kantong plastik lipat yang terinspirasi origami yang tidak retak pada suhu yang sangat dingin dan suatu hari nanti dapat digunakan untuk menyimpan dan memompa bahan bakar. Kredit: WSU

Para peneliti di Washington State University telah menggunakan seni melipat kertas Jepang kuno untuk kemungkinan memecahkan tantangan utama perjalanan luar angkasa: bagaimana menyimpan dan memindahkan bahan bakar dalam mesin roket.

Para peneliti telah mengembangkan kantong plastik lipat yang terinspirasi origami yang tidak retak pada suhu yang sangat dingin dan suatu hari nanti dapat digunakan untuk menyimpan dan memompa bahan bakar. Dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Kjell Westra dan Jake Leachman, seorang profesor di Sekolah Teknik Mesin dan Material, para peneliti telah menerbitkan pekerjaan mereka di jurnal. Kriogenik.

Kjell Westra

Kjell Westra. Kredit: WSU

Tantangan pengelolaan bahan bakar telah menjadi faktor pembatas utama dalam perjalanan luar angkasa, sebagian besar membatasi perjalanan luar angkasa ke perjalanan yang lebih pendek untuk kargo dalam jumlah besar atau satelit kecil untuk misi jangka panjang. Pada hari-hari awal program luar angkasa A.S. pada 1960-an dan 1970-an, para peneliti berusaha mengembangkan balon bundar untuk menyimpan dan memompa bahan bakar hidrogen cair. Mereka gagal. Semua kandung kemih rusak atau disaring saat mencoba memerasnya ke suhu yang sangat dingin yang diperlukan untuk bahan bakar cair. Desain yang paling menggembirakan hanya berlangsung selama lima siklus. Para peneliti mengabaikan upaya tersebut dan malah mengandalkan perangkat manajemen propelan yang kurang ideal. Sistem saat ini menggunakan pelat logam dan prinsip tegangan permukaan untuk menangani bahan bakar cair, tetapi sistemnya lambat dan hanya dapat menggiring bahan bakar dalam jumlah kecil, sehingga ukuran dan misi tangki bahan bakar terbatas.

“Orang-orang telah mencoba membuat kantong bahan bakar roket sejak lama,” kata Leachman. “Saat ini kami tidak melakukan perjalanan jauh-jauh karena kami tidak dapat menyimpan cukup bahan bakar di luar angkasa.”

Jake Leachman

Jake Leachman. Kredit: WSU

Melalui pencarian literatur, Westra menemukan sebuah makalah di mana para peneliti mengembangkan beberapa bellow berbasis origami. Para peneliti mulai mempelajari origami pada 1980-an dan 1990-an dengan gagasan memanfaatkan bentuk kompleks dan perilaku mekanisnya yang menarik. Lipatan origami menyebarkan tekanan pada bahan, sehingga tidak mudah pecah. Dengan selembar plastik Mylar tipis, Westra dan kolaborator dari laboratorium penelitian tentang sifat hidrogen untuk energi memutuskan untuk menerapkan desain yang dia lihat untuk mengembangkan kandung kemih bahan bakar.

“Solusi terbaik adalah solusi yang sudah siap dan kemudian Anda dapat mentransfer ke apa yang sedang Anda kerjakan,” kata Westra.

Tanpa pernah mencoba origami, dia mengatakan butuh beberapa kali percobaan dan beberapa jam dengan video Youtube untuk mengetahui cara melipat bellow. Setelah terlipat, dia mengujinya dengan nitrogen cair pada suhu sekitar 77 derajat Kelvin. Para peneliti menemukan bahwa kandung kemih bisa diperas setidaknya 100 kali tanpa pecah atau bocor dalam kondisi dingin. Sejak itu mereka telah menunjukkan bellow beberapa kali dan masih tidak ada lubang di dalamnya.

“Kami pikir kami telah memecahkan masalah utama yang menahan semua orang,” kata Leachman. “Kami sedikit bersemangat tentang itu.”

Sekarang para peneliti mulai melakukan pengujian yang lebih ketat. Mereka berencana untuk menguji dengan hidrogen cair, menilai sejauh mana mereka dapat menyimpan dan mengeluarkan bahan bakar, dan membandingkan laju aliran di kandung kemih mereka dengan sistem saat ini. Westra baru-baru ini menerimanya NASA beasiswa pascasarjana untuk melanjutkan proyek.

“Keberhasilan Kjell adalah contoh sempurna dari siswa WSU yang hebat mempelajari apa yang ada di luar sana dan kemudian berada di tempat yang tepat pada waktu yang tepat untuk mewujudkannya,” kata Leachman.

Referensi: “Compliant Polymer Origami Bellows in Cryogenics” oleh Kjell Westra, Francis Dunne, Stasia Kulsa, Mathew Hunt dan Jacob Leachman ,,.
DOI: 10.1016 / j.cryogenics.2020.103226

Penelitian ini didukung oleh dana dari Joint Center for Aerospace Technology Innovation (JCATI) bekerja sama dengan Blue Origin. JCATI adalah prakarsa yang didukung negara untuk merangsang pengembangan ekonomi kedirgantaraan dan penciptaan lapangan kerja di Washington dengan mendanai kolaborasi antara industri kedirgantaraan dan peneliti akademis. Siswa Francis Dunne, Stasia Kulsa dan Mathew Hunt juga berkontribusi dalam pekerjaan tersebut.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.