Первый космический холодильник: полет нормальный
Мы живем в мире, где технологии стремительно сменяют друг друга, и где холодильник совершенно не ассоциируется с чем-то инновационным, а является обыденной частью нашей жизни. Именно поэтому сейчас, когда полеты в космос перестали быть сенсацией, тяжело представить, что космонавты до сих пор вынуждены обходиться без такой привычной вещи.
Только недавно Ричард Брэнсон и Джефф Безос совершили первые суборбитальные полеты в космос, вовсю собираясь развивать космический туризм на постоянной основе, а холодильник, который смог бы работать в космосе, все еще не изобретен. Конечно, времена, когда космонавты питались только едой из тюбиков, давно прошли, и сейчас их рацион состоит из консервированной и сублимированной пищи — еды, приготовленной на земле, но обезвоженной с помощью сублиматора и превращенной в порошок. Эту смесь, упакованную в вакуум, отправляют на орбиту, и космонавтам достаточно добавить к порошку воды, чтобы получить свой обед или ужин. Тем не менее, их рацион все же остается скудным, что во многом связано с отсутствием холодильника на борту.
Сейчас на МКС находится экипаж МКС-65 — шестьдесят пятой долговременной экспедиции в составе космонавтов Роскосмоса, астронавтов NASA и JAXA. Экспедиция началась 17 апреля 2021 года и закончится лишь 17 октября 2021 года. Суммарно космонавты проведут на орбите 6 месяцев, выполняя исследования в области космической биологии и физиологии. Учитывая, что многие космонавты проводят в космосе недели и даже месяцы, выполняя работу в тяжелых условиях, возможность разнообразить их рацион выглядит не просто привлекательной, но действительно необходимой.
В чем же сложности работы холодильника в космосе?
Привычный нам домашний холодильник не приспособлен к работе в космосе, так как основной принцип работы «земных» холодильников основан на технологии распределения хладагента через компрессорную систему, ключевую роль в циркуляции которого играет сила тяжести. А она, как известно, в условиях невесомости отсутствует. В «земных» холодильниках жидкость преобразуется в пар, подвергаясь циклическому сжатию и расширению, а низкая температура обеспечивается за счет поглощения тепла из внутреннего пространства. Но в условиях невесомости масло ухудшает работу холодильного прибора и увеличивает его износ. Именно поэтому перед учеными стояла непростая задача по переосмыслению работы холодильника в условиях отсутствия гравитации.
Космическому холодильнику — быть
Ответ на космические вызовы стремится найти исследовательская группа инженеров из университета Purdue, которая совместно с корпорацией Whirlpool и компанией Air Squared под контролем NASA работает над созданием холодильника, способного работать в условиях невесомости в космосе. Альберто Гомес, возглавляющий группу инженеров Whirlpool Corporation в рамках этого проекта, рассказал о разработке безмасляного спирального компрессора, с помощью которого была улучшена система охлаждения холодильника в космическом пространстве. Новая конструкция обеспечивает более высокую надежность прибора, так как не требует масла в компрессоре и обеспечивает длительную работу, не подвергаясь воздействию гравитации в космосе.
Размер нового компрессора сопоставим по размерам с микроволновкой, но также может быть использован в холодильниках более крупного размера. Система данного прибора проталкивает хладагент с более высокой скоростью, что и дает возможность работать в невесомости. Хотя эта технология была изобретена для хранения еды, она также может быть использована для хранения и перевозки биологических образцов при проведении научных экспериментов. Уникальность нового компрессора состоит в том, что он может работать в любых условиях, что является немаловажным фактором для космоса.
По словам Альберто Гомеса, прототип данного холодильного прибора уже был испытан в условиях нулевой гравитации. «Во время испытаний удалось обеспечить непрерывную работу холодильных циклов, что свидетельствует о готовности модели к эксплуатации. Прототип данного холодильника также отличает более прочная конструкция и улучшенная интеграция корпуса, позволяющая выдерживать напряжение, которое возникает при запуске ракеты», — отмечает Гомес. Исправная работа всех механизмов здесь имеет решающее значение, так как у миссии NASA нет возможности каждый раз отправлять сервисную бригаду в случае какой-либо неисправности. «В случае поломки какого-либо компонента — другой начинает работать автоматически, это значительно облегчает обслуживание холодильника, позволяя космонавтам сосредоточиться на исследованиях и не тратить время на починку», — заключил Альберто Гомес.
Дальше — больше
Планируется, что после прохождения испытаний прототип космического холодильника будет отправлен на Международную космическую станцию для длительного использования в условиях невесомости, а затем станет потенциальной технологией для использования в программе освоения Луны и Марса, запланированной на период после 2030 года.
По словам Альберто Гомеса, значимость проекта отнюдь не ограничивается перспективами улучшения условий пребывания космонавтов на орбите, ведь полученные знания дают огромный вектор развития технологиям по созданию инновационных холодильников в принципе, и их безусловно можно будет применить и при проектировании «земных» моделей.
Материал подготовлен совместно с корпорацией Whirlpool