Qué hacer cuando necesita permanecer en órbita

 

Audazmente yendo. JUNTOS.

En ningún otro momento de nuestra historia hemos superado los límites de los viajes espaciales hasta ahora; ahora está en las noticias todas las semanas. Explorar nuevos mundos extraños e ir audazmente a donde ningún hombre o mujer ha ido antes podría convertirse en una "cosa". Incluso salir del mundo podría convertirse pronto en unas vacaciones extremas.

El mes pasado, un rover chino exploró el otro lado de la luna. La misma misión también vio el crecimiento exitoso de una planta de algodón, convirtiéndola en la primera materia biológica que se ha cultivado en la luna.

Y recientemente, el fundador de SpaceX, Elon Musk, mientras recitaba el mantra de su empresa: "construir una ciudad autosuficiente en Marte", compartió fotos de su Starship Raptor. Su motor está diseñado para impulsar tanto el cohete en el despegue como la nave espacial en el espacio exterior.

Para la persona promedio, noticias como esta se han convertido en algo común. Después de todo, el año pasado, China envió 39 cohetes al espacio, los EE. UU. 34 y Rusia 20. Pero para la gente desafió a mover la aguja, o el cohete, más rápido y más lejos, los miles de millones de detalles y miles de desafíos que condujeron a un El lanzamiento individual es desalentador.

No dejes que la gravedad te deprima.

¡Excelente! Tenemos un cohete. ¿Ahora que? Parece que necesitaremos realizar algunos cálculos. Si nuestro objetivo es impulsar nuestro cohete hacia el espacio exterior, necesitará alcanzar una velocidad más de 20 veces mayor que la del sonido, al menos 4.9 millas por segundo (7.9 kilómetros por segundo), lo que se conoce como velocidad orbital. Y, en algún lugar de la física de la escuela secundaria, aprendimos que cuanto más pesado es un objeto, más fuerza gravitatoria ejerce. Por lo tanto, tiene sentido lógico que, si podemos sacar peso de nuestro cohete, despegará más fácilmente y requerirá menos combustible para hacer el trabajo.

Agregue a nuestros cálculos de peso - costo. Los expertos estiman que cada kilogramo (2.2 lbs.) Transportado al espacio exterior cuesta alrededor de $ 20,000 USD. [Sin embargo, se ha citado a Elon Musk diciendo que cree que $ 500 por libra o menos es muy factible.] Por lo tanto, es fácil ver que si podemos reducir el peso de nuestro satélite incluso en la cantidad más pequeña, podemos recortar costos significativos de nuestro proyecto . Los fabricantes de aviones, como Airbus, han visto la prueba en el budín. El año pasado, la compañía comenzó a imprimir paneles espaciadores en 3D para compartimentos de almacenamiento superiores y descubrió felizmente que los paneles eran un 15% más livianos que los convencionales.

Entonces, ¿qué parte sólida, actualmente hecha de titanio, aluminio pesado o de otro tipo, podría reemplazar por una pieza impresa en 3D? Y, ¿qué pasaría si pudiera combinar 10 o 15 componentes en un conjunto impreso, incluidos los filtros? La impresión 3D hace posible lo imposible y Mott tiene procesos pendientes de patente para imprimir filtros porosos y dispositivos de control de flujo personalizados en prácticamente cualquier configuración. Incluso producimos piezas que tienen componentes tanto porosos como sólidos trabajando juntos. ¿Cómo podrían todas estas opciones reducir el peso y la complejidad de su diseño, acelerar los plazos de los proyectos y eliminar los costos?

¿Comida rápida en Marte? No tan rapido.

Llegar a Marte es una cosa, pero si planeamos quedarnos un tiempo, tendremos que resolver el problema del sustento. Teniendo en cuenta lo que hemos visto hasta ahora en Marte, la caza y la búsqueda de comida probablemente no estén permitidas, por lo que tendremos que volver a nuestras raíces, como jardineros. Pero la jardinería en gravedad cero presenta sus propios desafíos. La gravedad cero significa que el agua flota, por lo que definitivamente podemos eliminar la jardinería hidropónica de nuestra lista, por ahora. Pero ingeniosos ingenieros han estado jugando con tubos de cerámica que transportan el agua hasta las raíces de las plantas en el suelo. Donde hay voluntad, hay una manera, ¿verdad?

¿Qué otras opciones podemos idear para proporcionar sustento en atmósferas implacables? ¿Quizás un sistema de reciclaje de agua que filtra los residuos? Sí, eso ya es una realidad de viaje espacial, pero ¿hay alguna manera de llevarlo al siguiente nivel? ¿Qué pasa con las opciones de refrigeración criogénica? ¿O aplicaciones de generación de gas?

Nuestros equipos de ingeniería en Mott trabajan continuamente en proyectos donde no existen soluciones "estándar". ¿Cómo podrían hacerlo cuando nadie lo ha hecho antes? Superar los límites de rendimiento requiere una ingeniería personalizada y compleja para mantener la vida en el espacio o en planetas naturalmente inhabitables.

Cuando llegue a Polaris, gire a la izquierda.

Desafortunadamente, los satélites GPS estándar no lo ayudarán en el espacio profundo. Ese nivel de navegación requiere una instrumentación compleja y complejos cálculos astrofísicos. Y, para complicar aún más las cosas, el vacío en el espacio significa que no hay resistencia del aire, no hay fricción en la carretera, y no hay parachoques delante de ti que te frenen. Por lo tanto, es importante que los empujes sean precisos. Incluso la desviación más pequeña del rumbo requiere mucho más impulso, tiempo y combustible, para corregir el rumbo más adelante.

Mott tiene décadas de experiencia modelando los complejos flujos de gas necesarios para impulsar los propulsores con precisión, incluso en condiciones de vacío. Cuando combinamos esto con nuestra tecnología de impresión 3D sólida a porosa, pendiente de patente, las posibilidades son infinitas. Hemos diseñado componentes y características de propulsión utilizados en propulsores químicos y eléctricos en satélites y naves espaciales y estamos ansiosos por explorar otros avances innovadores en esta área. Simplemente tráenos tu desafío.

One Shot to Land it - Mejor que sea bueno.

Buzz Aldrin, uno de los primeros humanos en aterrizar en la luna, fue citado famoso diciendo: "Regresar a la Tierra, esa fue la parte difícil".

SpaceX, la primera compañía privada en lanzar, orbitar y recuperar con éxito una nave espacial, describe su segundo intento de controlar el descenso de su cohete y aterrizarlo precisamente en un barco en el Atlántico. Habla sobre la cabeza proverbial de un alfiler, ¿verdad?

La compañía escribe: “El descenso controlado fue exitoso, pero aproximadamente 10 segundos antes de aterrizar, una válvula que controlaba la potencia del motor del cohete (empuje) dejó de responder temporalmente a los comandos tan rápido como debería. Como resultado, se aceleró unos segundos después de lo ordenado y, con el cohete pesando alrededor de 67,000 libras. y viajar casi 200 mph en este punto, unos pocos segundos pueden ser mucho tiempo. Con el acelerador esencialmente atascado en lo alto y el motor disparando más de lo que se suponía, el vehículo perdió temporalmente el control y no pudo recuperarse a tiempo para aterrizar, y finalmente se volcó ".

Así que ahí lo tienes. Un solo componente no funcionó correctamente y costó $ 62 millones, el costo reportado para lanzar su Falcon 9. Afortunadamente, en el cuarto lanzamiento, lo hicieron bien, o habría sido una cortina para SpaceX, reveló Musk más tarde. La lección para todos: cuando una pieza es de misión crítica, no puede permitirse que falle.

Cuando se habla de la operatividad de los componentes clave de un cohete durante el lanzamiento o el aterrizaje, controlar el flujo, es crucial proteger los componentes críticos para que puedan funcionar como se espera. Los limitadores de flujo de Mott están construidos con metal poroso, por lo que no solo son extremadamente duraderos, sino que mantienen una distribución uniforme del flujo al hacer fluir el gas de manera uniforme a través de múltiples poros en toda la superficie.

Protector solar No dejes la Tierra sin ella.

Los terrícolas somos afortunados de tener una atmósfera, con capas de ozono para protegernos de los rayos nocivos del sol. Pero, según la NASA, los astronautas en el espacio están expuestos a radiación ionizante (alta energía) a niveles equivalentes a tener 150 a 6,000 radiografías de tórax.

Para empeorar las cosas, cuando las partículas subatómicas golpean los átomos de aluminio que forman el casco de una nave espacial, sus núcleos pueden explotar y liberar radiación secundaria. Esa es una razón por la cual la NASA está probando plásticos para una multitud de aplicaciones. Los plásticos de ingeniería están llenos de átomos de hidrógeno cuyos núcleos pequeños no producen mucha radiación secundaria.

Considere las posibilidades de integrar nuevos diseños y materiales: metal o polímero, con impresión 3D en trajes espaciales, cabinas de tripulación y otros componentes para reducir la exposición a la radiación. Esta es otra instancia en la que te retamos a escapar de lo común y hacer realidad sueños que antes eran imposibles.

Tráenos tu desafío.

Gran parte de la tecnología espacial se reduce a los detalles, y gran parte implica la integración de difusores, filtros y dispositivos de control de flujo confiables en sistemas más grandes. Con los avances actuales en la impresión 3D, los ingenieros ya no están limitados por las limitaciones de herramientas requeridas en los procesos de fabricación convencionales. Son libres de soñar. Nuestra tecnología permite fabricar un número infinito de formas geométricas y tipos de estructuras, e incluso le permite combinar decenas de piezas discretas, incluidos filtros y componentes de control de flujo, en un diseño impreso en 3D.

A través de las décadas, hemos ayudado a muchos ingenieros aeroespaciales a hacer realidad sus conceptos. Nuestro modelo de algoritmos comprobados para las condiciones más duras, las mayores variaciones de temperatura y las presiones de vacío más desafiantes. Trabajamos con una amplia gama de materiales, así que tráiganos su material de elección y crearemos una solución. También hemos aprendido que nuestras relaciones más productivas y exitosas se forman cuando los clientes se acercan a nosotros temprano en la fase de diseño. Si es un desafío, nuestros ingenieros están ansiosos por ayudarlo.

¿Tienes un desafío que estás luchando por superar? No necesita ser un ingeniero aeroespacial para que podamos ayudarlo. Contáctenos hoy para recibir una consulta de uno de nuestros ingenieros.

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Por: Sean Kane

Posición: Director de estrategia y gestión de productos