Estados Unidos. Los astronautas han estado viajando al espacio desde 1961, pero todavía no tienen un refrigerador para mantener la comida fría en misiones largas a la Luna o Marte.
A través de experimentos llevados a cabo en microgravedad, un equipo de ingenieros de la Universidad de Purdue, Air Squared Inc. y Whirlpool Corporation ha demostrado que un prototipo que desarrollaron podría superar los desafíos de lograr que un refrigerador tradicional funcione en el espacio tan bien como lo hace en Tierra.
La comida enlatada y seca que los astronautas consumen actualmente durante las misiones tiene una vida útil de solo unos tres años. El proyecto del equipo, financiado por el programa Small Business Innovation Research (SBIR) de la NASA, tiene como objetivo brindar a los astronautas un suministro de alimentos que podría durar de cinco a seis años.
A principios de este mes, el equipo realizó tres experimentos para probar varios aspectos del diseño del refrigerador a bordo de un avión especialmente diseñado que voló en microgravedad 30 veces, en intervalos de 20 segundos, durante cada uno de los cuatro vuelos. El avión, el exclusivo laboratorio de investigación ingrávido de Zero Gravity Corporation (ZERO-G), es el único espacio de prueba de este tipo en los Estados Unidos. (Vea un video de los experimentos en vuelo en YouTube).
Los datos analizados hasta ahora de los experimentos en los vuelos, apoyados por el programa Flight Opportunities de la NASA, indican dos grandes éxitos del prototipo del equipo. Primero, el prototipo puede funcionar tan bien en microgravedad como en tierra. En segundo lugar, el equipo determinó que el prototipo no tenía más probabilidades de inundarse en microgravedad que en gravedad normal. La inundación de líquido podría dañar el frigorífico.
El equipo continúa analizando los datos de vuelo recopilados.
"Queremos tener un ciclo de refrigeración que sea resistente a la gravedad cero y funcione según las especificaciones normales", dijo Eckhard Groll, profesor y director de la Escuela de Ingeniería Mecánica de Purdue. "Nuestro análisis preliminar muestra claramente que nuestro diseño permite que la gravedad tenga menos impacto en ese ciclo".
Un diseño de frigorífico espacial prometedor
Los investigadores no son los primeros en intentar construir un frigorífico como los que se utilizan en la Tierra para misiones espaciales, pero se encuentran entre los pocos que lo han intentado desde que los astronautas caminaron sobre la Luna en 1969. Aunque los experimentos con frigoríficos se han realizado antes en el espacio, tampoco funcionó muy bien o finalmente se rompió.
En la práctica, el diseño del frigorífico enfría los alimentos mediante un ciclo de compresión de vapor, similar al proceso que utiliza un frigorífico típico en la Tierra, pero sin necesidad de aceite. Tener un ciclo de compresión de vapor sin aceite elimina las preocupaciones de que el aceite no fluya donde debería en gravedad cero.
El prototipo del equipo es aproximadamente del tamaño de un microondas, ideal para encajar potencialmente en los sistemas de estantes de la Estación Espacial Internacional, EXPRESS Racks, que almacenan cargas útiles de experimentos de investigación. Air Squared construyó el prototipo y el compresor sin aceite en el interior, que actúa como el corazón del frigorífico.
Los experimentos del equipo tenían como objetivo probar una hipótesis común de que empujar el líquido refrigerante a través de un ciclo de compresión de vapor a una velocidad más alta reduciría los efectos de la gravedad en el rendimiento del refrigerador. Un análisis detallado de los datos mostrará si la restricción de estas altas velocidades de flujo y la gran caída de presión que crean se pueden eliminar, lo que podría mejorar el rendimiento del frigorífico al ahorrar energía.
Dos experimentos construidos por los investigadores de Purdue volaron con el experimento prototipo para evaluar cómo la microgravedad afectaba el rendimiento del diseño y la susceptibilidad a las inundaciones de líquidos. Whirlpool Corporation proporcionó componentes para los experimentos del refrigerador, así como experiencia sobre cómo integrar estos componentes, ejecutar los experimentos y empaquetar el prototipo de una manera que cumpliera con los requisitos para su uso en un entorno de microgravedad a largo plazo como la Estación Espacial Internacional.
Probando un refrigerador para el espacio mientras todavía está en la Tierra
Antes de los vuelos, los investigadores de Purdue demostraron a través de uno de los experimentos que un ciclo de compresión de vapor sin aceite puede operar en diferentes orientaciones, incluso al revés. Si un frigorífico puede funcionar en cualquier posición, los equipos espaciales no tendrían que preocuparse por asegurarse de que el frigorífico esté boca arriba en un rellano.
“El hecho de que los ciclos de refrigeración funcionaran continuamente en microgravedad durante las pruebas sin ningún problema aparente indica que nuestro diseño es un muy buen comienzo”, dijo Leon Brendel, un Ph.D de Purdue. estudiante de ingeniería mecánica. “Nuestra primera impresión es que la microgravedad no altera el ciclo de formas que no conocíamos cuando probamos los efectos de la gravedad en el diseño del frigorífico en el suelo al girarlo e inclinarlo”.
Groll, Brendel y Paige Beck, una estudiante junior de Purdue con especialización en ingeniería mecánica, realizaron los experimentos en los vuelos, junto con miembros del equipo de Air Squared y Whirlpool Corporation. Para cada vuelo, el avión realizó 30 parábolas, incluidas las de gravedad marciana, lunar y microgravedad.
“Flotar con los experimentos es como nadar, excepto que no tienes resistencia a tu alrededor y tienes que trabajar para obtener los datos al mismo tiempo. Fue muy divertido, pero tuve que recordar que no debía ser arrogante ”, dijo Beck, quien tuvo el desafío de mantenerse en su lugar para recolectar datos de un experimento a intervalos regulares y simultáneamente grabar sus acciones en un micrófono.
Otras tareas desafiantes implicaban cambiar rápidamente los parámetros entre parábolas o girar ligeramente una válvula de aguja mientras flotaba.
“¡A veces era demasiado lento! Pero aprendes sobre la marcha y obtuvimos con éxito los datos que necesitábamos ”, dijo Brendel.
El equipo completará el análisis de datos en las próximas semanas.
Fuente: Universidad de Perdue.
