เมื่อยานอวกาศเปิดตัว จะใช้จรวดประมาณ 75–90% ในการเข้าสู่วงโคจร เศษส่วนที่เหลืออยู่กำหนดระยะเวลาที่สามารถอยู่บนนั้น แต่การวัดปริมาณเชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ในถังนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ ขณะนี้ นักวิจัยจากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐฯ ได้พัฒนาโซลูชันโดยใช้ชุดเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับความจุของของเหลวภายในถังเชื้อเพลิงของยานอวกาศ
และใช้ข้อมูล
เหล่านี้เพื่อสร้างภาพสามมิติของเชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ใหม่ ทีมงานกล่าวว่าการออกแบบต้นแบบจะช่วยให้ดาวเทียมทำงานได้นานขึ้น ในขณะเดียวกันก็ช่วยหลีกเลี่ยงการชนกันจนสิ้นอายุขัย ภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วง สารขับดันที่เป็นของเหลวจะติดอยู่ด้านในของผนังถังเชื้อเพลิงเนื่องจากแรงตึงผิว
และผลกระทบของเส้นเลือดฝอย การกระจายเชิงพื้นที่ที่คาดเดาไม่ได้นี้ทำให้ยากต่อการกำหนดระดับเชื้อเพลิง จรวดยังมีอิสระที่จะลื่นไถล ลอยตัว และก่อตัวเป็นฟองอากาศ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ไม่เกิดขึ้นบนโลก
มีการพัฒนาเทคนิคต่างๆ มากมายเพื่อตรวจวัดเชื้อเพลิงขับดันบนยานอวกาศ หนึ่งในเทคนิคที่ใช้กัน
ทั่วไปมากที่สุดที่เรียกว่าเทคนิคการทำบัญชีเกี่ยวข้องกับการประมาณปริมาณการเผาไหม้ในแต่ละแรงขับและลบออกจากปริมาณเชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ในถัง อย่างไรก็ตาม แม้ว่าวิธีนี้จะมีความแม่นยำสูงในช่วงเริ่มต้นของภารกิจ แต่ข้อผิดพลาดของการประมาณการแต่ละครั้งจะส่งต่อไปยังครั้งถัดไปและสะสม
กับแรงขับแต่ละครั้ง นิค ดากาลาคิส สมาชิกในทีม วิศวกรเครื่องกลอธิบาย “เมื่อถึงเวลาที่รถถังเหลือน้อย การประมาณการณ์จะกลายเป็นเหมือนการคาดเดาคร่าวๆ และอาจพลาดเป้าหมายได้มากถึง 10%” เขากล่าวหากไม่มีการวัดค่าเชื้อเพลิงที่เชื่อถือได้ ผู้ให้บริการดาวเทียมก็ตกอยู่ในอันตราย กล่าวเสริม
การเลิกใช้ดาวเทียมเมื่อยังมีเชื้อเพลิงเหลืออยู่มากเป็นการเสียเงิน แต่การปล่อยให้ถังน้ำมันแห้งอาจทำให้ดาวเทียมติดอยู่โดยไม่มีเชื้อเพลิงเหลือเพื่อหลบเลี่ยงยานลำอื่นหรือเคลื่อนไปยังวงโคจรที่ปลอดภัยอาร์เรย์ของเซ็นเซอร์ความจุ มาตรวัดเชื้อเพลิงแบบใหม่ซึ่งพัฒนาโดยผู้จัดการการถ่ายโอน
เทคโนโลยี
ของนาซา มาโนฮาร์ เดชปันเดอาศัยเทคนิคการถ่ายภาพ 3 มิติที่เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์ปริมาณความจุไฟฟ้า (ECVT) การตรวจเอกซเรย์โดยทั่วไปเป็นวิธีการถ่ายภาพโครงสร้างภายในของวัตถุโดยไม่ทำให้เสียหาย ตัวอย่างที่คุ้นเคย ได้แก่ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) การตรวจเอกซเรย์
ปล่อยโพซิตรอน (PET) และเอกซเรย์เอกซเรย์ที่ใช้ในโรงพยาบาลเป็นประจำ เป็นรุ่นที่ใหม่กว่าและใช้ชุดเซ็นเซอร์ที่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นเหล่านี้สามารถตรวจจับได้โดยเซนเซอร์อื่นๆ ในอาเรย์ และความสามารถในการส่งคลื่นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความจุของสิ่งที่อยู่ระหว่างเซนเซอร์
หากไม่มีสิ่งใดเลย การส่งสัญญาณจะสูง อย่างไรก็ตาม หากมีวัตถุอยู่ การส่งสัญญาณจะลดลงเนื่องจากวัตถุจะดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางส่วน การวางเซ็นเซอร์เหล่านี้รอบๆ คอนเทนเนอร์และการวัดสัญญาณในหลายตำแหน่ง จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างภาพ 3 มิติของวัตถุภายในคอนเทนเนอร์
การประดิษฐ์เซ็นเซอร์เพื่อสร้างเซ็นเซอร์ ของพวกเขา และเพื่อนร่วมงานใช้การพิมพ์หินแบบอ่อนเพื่อพิมพ์หมึกแข็งเคลือบขี้ผึ้งลงบนแผ่นทองแดงเคลือบบางเหมือนกระดาษ จากนั้นพวกเขาสลักแถบทองแดงเพื่อลบหมึกออกและสร้างรูปแบบของเซ็นเซอร์และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
ตั้งข้อสังเกตว่าเนื่องจากเซ็นเซอร์สามารถสร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคการผลิต MEMS ที่รู้จักกันดี ขนาดของอาร์เรย์แผ่นความจุไฟฟ้า ช่องว่าง และแถบป้องกันสามารถตั้งค่าได้ด้วยความแม่นยำสูง เทคนิคการผลิตเหล่านี้ยังช่วยลดความจำเป็นในการบัดกรีสายไฟบนแผ่นและแถบ และเดินสายไฟผ่านอาร์เรย์เซ็นเซอร์
และโครงสร้างถัง ในที่สุด เนื่องจากแถบยืดหยุ่นได้ จึงสามารถนำไปติดภายในเรือรูปทรงไข่ได้ เช่น ถังเชื้อเพลิงของยานอวกาศภาพ 3 มิติของปริมาณเชื้อเพลิงสารขับเคลื่อนที่เป็นของเหลวหลายชนิด (รวมถึงไฮโดรเจนเหลวและไฮดราซีน) เป็นสารไวไฟสูงในชั้นบรรยากาศของโลก
เพื่อเป็น
ทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า นักวิจัยได้ทดสอบอาร์เรย์เซ็นเซอร์โดยใช้สารทดแทนเชื้อเพลิงที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกคล้ายกับเชื้อเพลิงขับเคลื่อนยานอวกาศจริง แต่มีความเสถียรในอากาศนักวิจัยได้วางเซ็นเซอร์ไว้รอบๆ ถังทดสอบ (ถังเชื้อเพลิงขนาดจิ๋วของ NASA ของจริง) และวัดความแตกต่าง
ในการส่งสัญญาณของเซ็นเซอร์ทุกคู่ที่เป็นไปได้ในอาร์เรย์ของพวกมัน ด้วยการรวมการวัดเหล่านี้เข้าด้วยกัน พวกเขาพิจารณาว่าถังมีเชื้อเพลิงอยู่ที่ใดและไม่ได้อยู่ที่ใด โดยค่อยๆ สร้างภาพ 3 มิติของปริมาณเชื้อเพลิงตามความยาวของถัง ภาพที่สร้างขึ้นใหม่แสดงให้เห็นความเข้ากันได้ดีกับรูปร่าง
ที่แท้จริงของของเหลวภายในถังการจำลองอวกาศเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าระบบนี้จะทำงานอย่างไรในอวกาศ ทีมงาน NIST ได้แขวนบอลลูนที่บรรจุของเหลวไว้ในถังทดสอบ โดยเลียนแบบหยดของเหลวในสภาวะไร้น้ำหนัก จากนั้นพวกเขาป้อนข้อมูลความจุที่เป็นผลลัพธ์ลงในโปรแกรมซอฟต์แวร์
นักวิจัยกล่าวว่าเซ็นเซอร์ ใหม่สามารถช่วยแก้ปัญหาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับของเหลวในอวกาศได้ เช่นเดียวกับการวัดเชื้อเพลิง ตัวอย่างเช่น แนะนำว่าอาจใช้เพื่อตรวจสอบการไหลของของไหลอย่างต่อเนื่องในท่อจำนวนมากบนสถานีอวกาศนานาชาติ และศึกษาว่าของเหลวที่ไหลลื่นสามารถเปลี่ยนวิถีโคจร
ของยานอวกาศและดาวเทียมได้อย่างไร นักวิจัยซึ่งรายงานการทดลองของพวกเขาวางแผนที่จะทดสอบเพิ่มเติมและสำรวจเทคนิคการสร้างภาพใหม่แบบต่างๆ พวกเขากำลังศึกษาวิธีการรวมเซ็นเซอร์เข้ากับยานอวกาศระยะไกลรุ่นใหม่ “การออกแบบและการผลิตที่ยืดหยุ่นและราคาไม่แพงของเซ็นเซอร์เหล่านี้
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
