[ad_1]

بنابراین بسیاری از زندگی روزمره ما به جاذبه زمین متکی است. ما می پریم ، یک توپ می اندازیم ، یک نوشیدنی برای خود می ریزیم و باران را احساس می کنیم ، این همه به لطف نیروی طبیعت است. با این وجود به راحتی می توان فراموش کرد که حتی یک وسیله خانگی مانند یخچال برای کار به نیروی جاذبه نیاز دارد. سیفون یخچال از داخل قسمت های خنک خود گرم می شود و آن را به بیرون خارج می کند. گرمای زائد با گردش هوای معروف به همرفت از یخچال خارج می شود. به دلیل گرانش ، هوای گرم بالا می رود و هوای خنک تری برای پر کردن فضا وارد می شود.

با این حال ، مهندسان از چالش هایی که شرایط فضا هنگام طراحی یخچال ایجاد می کند ، آگاه هستند.

بدون گرانش ، کمبود “بالا” یا “پایین” از تشکیل جریان های همرفت جلوگیری می کند. علاوه بر این ، فضاپیماها یا فضاپیماهای بسته فاقد هوای آزاد هستند ، بنابراین یخچال های خانگی که در این محیط پیوند داده می شوند بیش از حد گرم می شوند.

“در فضا ، اگر جسم گرم وجود داشته باشد ، باعث ایجاد یک بالون گرم در اطراف می شود [itself] توبیاس نیدرویزر ، محقق BioServe Space Technologies ، یک موسسه تحقیقاتی در دانشگاه کلرادو ، بولدر ، گفت:

قسمت زیادی از غذای جامد برای فضانوردان کم آب یا لیوفیلیزه شده است که ماندگاری آن یک تا سه سال است. وجود یخچال در فضا باعث می شود که مواد غذایی بیشتر ذخیره شوند ، که برای ماموریت های طولانی تر در فضا مهم است.

groll-brendelLO.jpeg

محققان دانشگاه پوردو ، اکهارد گرول (چپ) و لئون برندل در کنار آزمایشی با یخچالی که برای کار در جهت های مختلف – حتی وارونه – طراحی کرده اند ، ایستاده اند.

(جارد پیک / دانشگاه پوردو)

اخیراً ، تیمی از محققان دانشگاه پردو ، Air Squared Inc. و Whirlpool Corporation با طراحی یخچال فضایی ، با تطبیق فن آوری خنک کننده یخچال خانگی برای انجام کاری که به نظر آنها کم مصرف ترین مدل برای فضا است ، این چالش ها را پشت سر گذاشتند. ظرفیت آنها برای ذخیره سازی مایکروویو است و تا دمای 4- درجه فارنهایت می رسد. علاوه بر این ، از خنک کننده آب برای جبران مکانی که هم گرایی طبیعی زمین به حذف گرما از پشت یخچال کمک می کند ، استفاده می کند. پس از سه سال آزمایش ، انقباض محافظت شده از جاذبه زمین برای استفاده در مأموریت ها آماده است. این دستگاه نه تنها ماندگاری غذاهای فضایی را افزایش می دهد ، بلکه به مسافران فضایی طولانی مدت چندین گزینه دیگر برای مصرف و چگونگی آنها می دهد.

یخچال محققان اولین مدلی نیست که برای فضا سازگار شده است. از اواخر سال 2020 ، فضانوردان ISS از دو یخچال غذایی به نام یخچال فریزر و آزمایش (FRIDGE) استفاده کرده اند که از یک اصل خنک کننده با صرفه جویی در مصرف انرژی کمتر استفاده می کنند. از سال 1980 چندین یخچال و فریزر بازنشسته در فضا پرواز کرده اند. تعدادی فریزر اکنون از سال 2006 بر روی ISS نصب شده است. این کولرهای برودتی در دمای منفی 260 درجه فارنهایت غوطه ور می شوند و فقط به عنوان دستگاه های جوجه کشی تحقیقاتی عمل می کنند. فضانوردان نمی توانند از این یخچال ها برای ذخیره مواد غذایی از ترس آلوده شدن نمونه های آزمایشی گرانبها استفاده کنند. یخچال های مخصوص استفاده شخصی فضانوردان نیازی به زنگ و سوت نیستند ، مانند کنترل دما فوق العاده پایدار و سنسورهای اضافی برای نظارت بر شرایط داخلی ، که در نسخه های تحقیق موجود است. یک طراحی ساده یخچال و فریزر کارساز خواهد بود – و این بار راحتی فضانوردان ، نگهداری کم و بهره وری انرژی از اولویت های اصلی است.

لئون برندل ، مهندس مکانیک دانشگاه پردو که در تیم طراحی یخچال جدید بود ، گفت: “اگر به ماموریت های طولانی فکر کنید … پس موضوع بهره وری انرژی نیز بیشتر مطرح می شود.” در طول سفر طولانی مدت به فضا ، بهره وری بالای انرژی نیاز به باتری اضافی یا صفحات خورشیدی را کاهش می دهد ، بنابراین بار فضاپیما در هنگام پرتاب کاهش می یابد.

https://www.youtube.com/watch؟v=mVgfS_zcYPI

یخچال های خانگی از چرخه فشرده سازی بخار برای دستیابی به دمای پایین نگهداری مواد غذایی فاسدشدنی و منجمد استفاده می کنند. مبرد مایع به طور چرخشی از طریق یخچال های ما عبور می کند. این بخار برای جذب گرما از داخل یخچال تبخیر می شود ، همان روش تبخیر عرق بدن ما را خنک می کند. هنگامی که مبرد گازدار در خارج از یخچال گردش می کند ، گرما را به محیط تابانده و دوباره به درون مایع متراکم می شود.

کلید چرخه فشرده سازی بخار یکی از اجزای یخچال است که کمپرسور نامیده می شود. این عایق صوتی یخچال و فریزر است ، اسب کاری که مبرد تبخیری را فشار بیشتری می دهد تا به گونه ای متناقض ، گاز در دمای بالا متراکم شود و گرمای زباله را مجبور به فرار کند (معمولاً مایعات در دمای بالا تبخیر می شوند ، به عنوان مثال زمان جوش ، و در دماهای پایین متراکم می شود) ، شبیه شبنم صبحگاهی پس از یک شب سرد). در زمین ، قسمتهای متحرک کمپرسور با روغن پوشانده می شوند ، که روغن کاری می کند ، قطعات اصطکاک را خنک می کند و به تزریق مبرد گازدار کمک می کند. با گردش این روغن از طریق سیستم ، بیشتر آن به لطف جاذبه در لنگه پایین یخچال و خارج کمپرسور جمع می شود. قسمتهای مکانیکی یخچال با بازیافت روغن جمع شده در حوضه آبریز روغن کاری خود را دوباره پر می کنند.

بدون جاذبه ، روغن دوباره به شافت نم ریزد و مخزن خشک شود. خود روغن می تواند به طور مداوم به جای دیگری نفوذ کرده و کمپرسور را تحت فشار قرار دهد و باعث گرفتگی قطعات متحرک شود.

اکهارد گرول ، محقق ارشد و مهندس مکانیک دانشگاه پردو گفت: “شما به نیروی جاذبه اعتماد می کنید تا دقیقاً بدانید روغن کجاست.” در فضا ، “چگونه می توانید اطمینان حاصل کنید که روغن در جایی است که انتظار دارید باشد؟” وی افزود ، “این یک راه حل بسیار آسان تر بود [to] این را از تصویر حذف کنید “

محققان بر روی کمپرسورهای بدون روغن مشابه آنچه در زمینه پزشکی برای استفاده از ابزارهای جراحی و ونتیلاتورهای نجات دهنده استفاده می شود ، متمرکز شده اند. این تیم ساختارهای موجود را برای تأمین نیازهای فشار در یخچال اصلاح کرد. برای خنک کردن قطعات متحرک ، چون روغن روانکاری وجود دارد ، محققان آب روان را به قسمت های خارجی این قسمت ها هدایت می کنند.

محققان سپس یخچال خود را به پهلو و وارونه زدند و تأیید کردند که به طور معکوس کار می کند. در یخچال طبیعی ، چربی روغن کمپرسور را فرا می گیرد و باعث خفه شدن و لرزش آن می شود. نه این یخچال ، به لطف کمبود روغن. نتیجه موفقیت آمیز محققان را بر آن داشت تا چالش بزرگ بعدی را در نظر بگیرند: درایو تست میکرو گرانش.

به منظور تقلید از کمبود جاذبه در فضا ، محققان از یخچال و فریزر خود برای پروازهای سهمی استفاده کرده اند ، در هواپیمایی که در ارتفاعات از طریق جو زمین می پیچد و احساس بی وزنی سواری روی غلتک یا سفر در فضا را به مسافران می دهد. در ماه مه سال جاری ، یخچال و فریزر 30 میدان سهمی ایجاد کرد ، که هر یک از آنها 20 ثانیه وزن ثقل شبیه سازی شده را فراهم می کند. حکم: یخچال در فضا کار خواهد کرد. محققان هیچ گونه جاری شدن مایعات مبرد مایع را به داخل کمپرسور مشاهده نکردند که می تواند به دستگاه برگردانده شود.

گرول می گوید: “ما اکنون به اعتماد به نفس بیشتری در این فناوری برای اطمینان در محیط گرانش داریم.” محققان همچنین در حال مذاکره با شرکت های خصوصی علاقه مند به کشف فناوری کاربردهای دیگری به غیر از ذخیره مواد غذایی برای فضانوردان هستند.

https://www.youtube.com/watch؟v=N0pFySXLJJA

نیدروایزر که در این پروژه دخیل نبود ، گفت: “این فناوری به خودی خود عالی است.” “سیستم آنها سیستمی است که تقریباً همه ما از آن استفاده می کنیم [air conditioners] و یخچالهای موجود در زمین. “

دلیلی وجود دارد که فناوری فشرده سازی پول روی زمین بسیار رایج است. وی افزود: “این موثرترین راه برای رسیدن به درجه حرارت پایین است.”

نیدرویزر و همکارانش در BioServe خودشان یخچال های فضایی ساختند. آنها سر دو یخچال برای استفاده شخصی هستند که از قبل در ISS هستند. این وسایل از خنک کننده ترموالکتریک برای تولید سطوح سرد ، بدون مایعات و کمپرسور استفاده می کنند و از زمان نصب تاکنون هیچگونه تحریک کننده ای نداشته اند. با این حال ، نیدرویزر می گوید که متنوع سازی فن آوری های خنک کننده یک روند خوشآمد است.

“با تولید کمپرسور ، می توانید آن را بچرخانید [in every direction] حتی برخی از مزایای آن برای زمین وجود دارد. ” وی نمونه هایی از یخچال های گران قیمت را ارائه می دهد که می توانند از سقوط و برخورد وسایل نقلیه ناپایدار دوام بیاورند و یا یخچال های مسافرتی که می توانند بلافاصله و در حین حرکت مورد استفاده قرار گیرند ، زیرا دیگر منتظر تخلیه مایعات به ته آن نخواهند بود. وی گفت: “بنابراین ، حتی برای فضا ، من مطمئن هستم كه احتمالات زیادی وجود دارد.”

cad-imageLO.jpeg

تیمی از مهندسان سه آزمایش برای آزمایش اثرات ریز جاذبه بر روی یک طرح جدید یخچال فاقد روغن ایجاد کردند: نمونه اولیه برای استفاده بالقوه آینده از ایستگاه فضایی بین المللی (سمت چپ) ، یک مرکز آزمایش نمونه اولیه برای آزمایش نمونه اولیه برای جاری شدن مایع در مرکز (مرکز ) ، و نسخه بزرگتر نمونه اولیه با سنسورها و ابزارهایی برای گرفتن تأثیر گرانش بر چرخه های فشرده سازی بخار (راست).

(Air Squared، Inc.)

Niederwieser ، Groll و Brendel نمی توانند تعیین کنند که کدام فناوری خنک کننده بهترین یخچال را ایجاد می کند ، زیرا این امر به معیارهای بهینه سازی مهندسان بستگی دارد. از نظر بهره وری انرژی ، فشرده سازی پول بهترین گزینه است. نسخه ترموالکتریک Niederwieser فاقد قطعات متحرک یا مایعات است ، بنابراین وی می گوید سیستم وی به هیچگونه تعمیر و نگهداری نیاز ندارد.

برندل می گوید که تعمیر و نگهداری نیز بخشی از ملاحظات تیم وی است. وی گفت: “هدف این است كه هیچ فضانوردی مجبور نباشد آن را لمس كند.” اما در حال حاضر مشخص نیست که یخچال آنها چقدر می تواند در فضا دوام بیاورد. وی می گوید: “پروژه ما فقط سه سال طول کشید” اما این مدت طولانی بدون سکسکه ادامه داشت. “بدیهی است که ما مطالعه 10 ساله انجام نداده ایم.”

همانطور که نیدرویزر می گوید ، “اولین بار ما تحویل می دهیم [a] یخچال برای فضانوردان اولین باری است که می توانیم واقعاً نحوه کار آن را آزمایش کنیم. “

به هر حال یخچال غذایی برای مسافران فضایی یک لوکس است و نه یک ضرورت. در گذشته ، فضانوردان به یخچال های تحقیقاتی قدیمی هدایت می شدند تا قیمت آنها را مسدود کنند. تنها در سال 2020 بود که یخچال های غذایی به تجهیزات ISS تبدیل شدند ، زمانی که NIDERWIERSER FRIDGE اولین کسی بود که به طور انحصاری مواد غذایی را ذخیره می کرد ، و به نظر می رسد فضانوردان تاکنون از آنها استقبال می کنند.

ویکتور گلوور ، فضانورد ناسا که به تازگی از 168 روز اقامت در ISS در ماه مه سال جاری برگشته بود ، گفت: وجود یخچال برای یک فضانورد در فضا “واقعاً به روحیه خدمه کمک می کند.” این امر امکان چگونگی دریافت غذای فضانوردان را افزایش می دهد ، و رژیم غذایی فضاپیماهایی را که ماه ها طول می کشد و بیشتر غذای لیوفیلیزه دارند تقویت می کند و منتظر هر روز هستیم. به عنوان مثال ، گلوور گاهی اوقات غذای مورد علاقه خود را در فضا ، کلم ترش و شیرین سرد می کرد ، که معمولاً صرفاً برای تغییر اوضاع به این منظور گرم خورده می شود. او می گوید که او و اعضای خدمه سابق خود از یخچالهای ISS برای خنک کردن نوشیدنی ها ، ادویه ها و داروها استفاده می کنند. (او همچنین می افزاید که آنها هرگز و هرگز در مورد یخچال بحث نکرده اند.) گلوور می گوید: “یخچال فقط دانش دیگری را به ما می افزاید – نحوه انجام کارها روی زمین.”

علاوه بر این ، با رشد روزافزون گردشگری فضایی ، میلیاردرهایی که توانایی تهیه بلیط فضایی خصوصی را دارند نیز ممکن است بخواهند در راحتی سفر کنند. هنگامی که میلیون ها دلار برای رسیدن به جو فراتر از زمین هزینه می کنید ، ممکن است بیش از حد نوشیدنی سرد نخواهید.



[ad_2]

منبع: khabar-top.ir