NASA'nın derin uzay keşif misyonlarının bir sonraki nesli için, uzay araçlarının güneş sistemine daha ileri gitmeden önce Dünya yörüngesinde yakıt ikmali yapması gerekebilir. Bir benzin pompasının yakıt deposuna uyması için bir memeye ihtiyacı olduğu gibi, gelecekteki uzay araçları da ayrılış öncesinde doldurmak için özel bir cihaza ihtiyaç duyabilir; bu cihaza cryocoupler denir.
Cryocoupler'lar, uzay gaz istasyonları olarak hizmet verecek gelecekteki yörünge propellant depolarına uzay araçlarının bağlanmasını sağlayacaktır. Bu teknoloji, propellant veya performans kaybı olmadan cryogenic, yani süper soğuk, sıvıları güvenilir bir şekilde aktarma zorluğu ile birlikte gelir. Sıvı hidrojen ve sıvı oksijen gibi cryogenic propellant'ların, Fahrenheit'te yüzlerce derece sıfırın altında soğuk kalması gerekir; bu da onları hareket ettiren malzemeler, contalar ve mekanizmalar üzerinde katı talepler oluşturur.
“İki uzay aracı arasında yörüngede cryogenic yakıt ikmali henüz yapılmadı ve uzay uçuşundaki en zor mühendislik zorluklarından biri olmaya devam ediyor,” dedi Alabama'nın Huntsville kentindeki NASA'nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nde cryocoupler proje yöneticisi Travis Belcher. “Bu propellant transferleri, NASA'nın gelecekte gerçekleştirmek istediği misyonlar için hayati öneme sahip, bu nedenle ultra soğuk propellant'ları taşıyabilen bir coupler geliştirmek, bu yeteneği gerçeğe dönüştürmek için kritik bir adımdır.”
SLS (Uzay Fırlatma Sistemi) için Artemis misyonlarında kullanılan yer tabanlı coupler'lar, yörüngedeki propellant transferleri için bir seçenek değildir. Bu coupler'lar, bir roket fırlatılırken hızla serbest bırakılır ve bir sonraki uçuş için manuel olarak yeniden bağlanmaları gerekir. Ayrıca, uzayın sert ortamında çalışacak şekilde tasarlanmamışlardır ve yörüngedeki bir uzay aracının yakıt deposunu doldurmak için kullanılacaklardan çok daha büyüktürler.
Bu zorlukları aşmak için NASA, L3Harris tarafından geliştirilen bir cryocoupler'ı test etti.
“Üzerinde çalıştığımız cryocoupler'lar birden fazla kez bağlanıp ayrılabilir ve tamamen otomatik olduğu için astronotların propellant transferi için uzay yürüyüşü yapmasına gerek kalmayacak,” dedi Belcher. “Uzayda dayanacak şekilde titizlikle tasarlandılar ve beklenen tank tasarımlarına göre boyutlandırıldılar.”
NASA ve L3Harris'ten oluşan bir ekip, yakın zamanda NASA Marshall'da iki tür test gerçekleştirdi. Cryocoupler'ın maruz kalacağı son derece soğuk sıcaklıkları kaldırabilmesini sağlamak için, sıvı azotu eksi 321 derece Fahrenheit'te birden fazla bağlı ve ayrılmış konfigürasyondan geçirerek coupler'ın termal büzülme, akış ve propellant ile malzemeler arasındaki önemli sıcaklık farklarına nasıl tepki verdiğini gözlemlediler.
Ekip ayrıca cryocoupler'ı performans sınırlarını belirlemek için operasyonel testlerden geçirdi. Bu düzende, bir coupler yarısı, her yöne hareket edebilen ve dönebilme yeteneğine sahip bir robotik masaya monte edildi; bu, diğer yarı ile hizalanmamış bir bağlantıyı simüle etmelerini sağladı; bu yarı masanın üzerinde sabit kaldı.
