NASA创新液氢存储技术以支持新的航天发射任务

美国国家航空和宇宙航行局(NASA)继续准备发射其太空发射系统(SLS)火箭和猎户座(Orion)宇宙飞船的第一次发射,这将把人类送出近地轨道。与此同时,位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)的探索地面系统(EGS)正准备建造世界上最大的液氢储罐。它将涉及低温测试实验室的研究人员开发的新技术。这一创新就像从冰箱到现代冰箱的转变。

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当美国国家航空航天局(NASA)向月球发射第一批宇航员时,土星五号第二和第三阶段的推进剂是液氢和液氧。在进入运载火箭之前,它们被储存在85万加仑的球形容器中——每个容器离发射台约1500英尺。这些储罐在30年的航天飞机计划中起到了同样的作用。

但是设备设计过时了,储存大量液氧的技术是在二战初期发展起来的,39A和39b垫板上的液氢和液氧罐的材料和工艺是由不锈钢制成的,开发于20世纪50年代。

阿波罗和航天飞机时代一直存在的问题是严重的沸腾或蒸发以及操作限制。虽然液氢和液氧是优秀的高性能火箭推进剂,但它们是低温的,也就是超级冷。液态的氧是-297华氏度氢是-423华氏度。由于周围的温度,储存这些商品就像在烤箱里储存冰一样。购买来为航天飞机的三个主引擎提供燃料的液氢,大约一半由于蒸发而损失。

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自2001年以来,肯尼迪太空探索研究和技术项目一直在该中心的低温测试实验室工作,开创了一项技术,以减轻这些损失:

集成制冷和存储系统(IRaS)是一种允许控制储罐内流体的制冷系统。这种方法通过集成热交换器和低温制冷系统提供热能的直接去除。新技术还与新的玻璃“气泡”绝缘材料相结合,以取代珍珠岩粉。基于各种现场演示测试,绝缘材料可以将损失减少46%。花费15美分的电力可以节省1美元的氢气。

为了支持美国宇航局SLS火箭的燃料补给,肯尼迪的EGS计划很快将开始在39B发射台建造新的液氢储罐。SLS火箭的设计目的是发射该机构的猎户座飞船,将人类送往月球和火星等遥远的目的地。SLS核心级和空间级需要73万加仑液态氢和液态氧来为四个核心级和单个上一级发动机提供燃料。

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