دانشمندان گرمایش و سرمایش را برای اقامت در ماه و مریخ در ایستگاه فضایی بین‌المللی آزمایش کردند تا ایده ترموستات در عصر فضا معنایی کاملاً جدید پیدا کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، تصور کنید یک روز در ماه یا مریخ از خواب بیدار می‌شوید و از پنجره اقامتگاه خود به مناظر برهوت و در عین حال شگفت انگیز آنها خیره می‌شوید. این صحنه ممکن است شبیه چیزی از یک رمان علمی-تخیلی به نظر برسد، اما باور کنید یا نه، بشریت به تبدیل این رویا به واقعیت نزدیک‌تر شده است.

زیستگاه‌های فرازمینی

سیاراتی مانند مریخ که همیشه مانند نقاطی دوردست در آسمان شب به نظر می‌رسیدند، اکنون در خط مقدم برنامه‌های بشر برای استعمار قرار دارند. اما یک نکته وجود دارد و آن، ایجاد شرایط قابل زندگی در آن است.

اگر در مورد آن فکر کنید، ما به خانه‌های دنج و آب و هوای مساعد روی زمین عادت کرده‌ایم. ما سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع داریم که ما را در سرما گرم و در گرما خنک می‌کنند. اما چه اتفاقی می‌افتد وقتی به ماه یا مریخ قدم بگذاریم، جایی که دما به حدی می‌رسد که به سختی می‌توانیم تصور کنیم.

اینجاست که ایده ترموستات عصر فضا معنای جدیدی پیدا می‌کند و آزمایش دانشگاه پردو(Purdue) در ایستگاه فضایی بین‌المللی وارد می‌شود.

این دانشگاه در یک بیانیه مطبوعاتی، آخرین آزمایش خود یعنی آزمایش جریان جوشش و چگالش(FBCE) را شرح داد که برای مطالعه چگونگی کارکرد جوشش و چگالش یا میعان در گرانش کاهیده طراحی شده است.

به طور سنتی، درک ما از سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع(HVAC) ریشه در گرانش زمین دارد. اما با نزدیک شدن تحقق رویای زندگی در ماه و مریخ، نیاز به سیستم‌هایی که بتوانند به طور موثر در میدان‌های گرانشی تغییریافته و دماهای شدید عمل کنند، بسیار احساس می‌شود.

آزمایش جریان جوشش و چگالش

ایسام مداوار، پروفسور مهندسی مکانیک در دانشگاه پردو می‌گوید: ما بیش از صد سال درک درستی از نحوه عملکرد سیستم‌های گرمایش و سرمایش در گرانش زمین ایجاد کرده‌ایم، اما نمی‌دانیم آنها در شرایط بی‌وزنی چگونه کار می‌کنند.

آزمایش جریان جوشش و چگالش که بخشی از برنامه‌های مرکز تحقیقات گلن ناساست، در  تاریخ ۴ اوت از طریق نوزدهمین ماموریت خدمات تامین تجاری شرکت نورثروپ گرامن موسوم به NG-۱۹ برای ناسا به ایستگاه فضایی رسید. این ماموریت همچنین حامل اجزای اضافی برای FBCE بود که از اوت ۲۰۲۱ در حال جمع آوری داده‌ها در ایستگاه فضایی است.

آزمایش جریان جوشش و چگالش(FBCE) از دو ماژول تشکیل شده است: یکی برای اندازه‌گیری جوشش و دیگری برای اندازه‌گیری چگالش. هدف ماموریت فعلی بررسی پویایی تراکم در یک محیط بدون گرانش است. این آزمایش‌ها تا سال ۲۰۲۵ در مدار باقی خواهند ماند و فرصتی بی‌سابقه برای جامعه علمی برای استفاده از این سخت‌افزار منحصر به‌ فرد فراهم می‌کند.

داده‌های کلیدی از این آزمایش‌ها

پیامدهای یافته‌های آزمایش جریان جوشش و میعان(FBCE) انقلابی خواهد بود. آنها نه تنها نوید تحول در سیستم‌های HVAC برای سکونتگاه‌های ماه و مریخ را می‌دهند، بلکه می‌توانند فناوری فضاپیماها را نیز تقویت کنند و آنها را قادر می‌سازد تا مسافت‌های طولانی‌تری را با استفاده از نیرو و سیستم‌های رانش نوآورانه طی کنند.

جوشش و چگالش برخلاف روش‌های دیگر، به ‌عنوان روش‌های بسیار کارآمد برای انتقال گرما در فضاپیماهای مجهز به سیستم‌های انرژی حرارتی یا الکتریکی هسته‌ای ظاهر می‌شوند.

آزمایش جریان جوشش و چگالش یکی از گسترده‌ترین و پیچیده‌ترین آزمایش‌های تحقیقاتی فیزیک سیالات ناساست. تیم مداوار به مدت ۱۱ سال روی آن کار کرده است و با مرکز تحقیقاتی گلن ناسا در کلیولند که مهندسی و ساخت سخت افزار پرواز را انجام داده، همکاری کرده است.

تیم مداوار در حال آماده سازی یک مجموعه مقالات تحقیقاتی بر اساس داده‌های آزمایش جریان جوشش و چگالش(FBCE) است و به بیش از ۶۰ مقاله‌ای که از زمان آغاز پروژه در مورد کاهش گرانش و جریان سیال منتشر کرده‌اند، اضافه می‌کند.

آنها همچنین سه مجموعه از ابزارهای پیش‌بینی را برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و مفید ساختن آنها برای مهندسان و دانشمندان توسعه داده‌اند. مجموعه‌ای از ابزارها معادلاتی را برای طراحی سیستم‌های فضایی فراهم می‌کند، دیگری اطلاعات اساسی در مورد فیزیک سیالات را نشان می‌دهد و سومی مدل‌های دینامیک سیالات محاسباتی را ایجاد می‌کند.

مداوار در پایان گفت: ما آماده‌ایم کتاب کل علم جریان و جوشش در جاذبه کاهش یافته را به معنای واقعی کلمه ببندیم.