Prototok Pengukur Bahan Bakar Inovatif Meningkatkan Pemantauan Bahan Bakar Satelit
Prototok Pengukur Bahan Bakar Inovatif Meningkatkan Pemantauan Bahan Bakar Satelit
Cairan tidak sebaik di angkasa seperti di Bumi. Di dalam pesawat angkasa, mikro-gravitasi memungkinkan cairan untuk bebas beriak dan melayang. Perilaku ini telah membuat jumlah bahan bakar di satelit sulit untuk ditentukan tetapi prototok pengukur bahan bakar baru dapat menawarkan solusi. Pengukur dapat secara digital merekreasi bentuk 3D cairan berdasarkan properti listriknya. Desain ini potensialmente dapat memberikan operator satelit pengukuran yang andal yang akan membantu mencegah satelit dari tabrakan dan menjaga mereka operasional untuk lebih lama.
Mengizinkan tangki satelit kering dapat meninggalkannya terperangkap di orbit aslinya tanpa bahan bakar untuk menghindari tabrakan dengan satelit lain dan menghasilkan awan puing puing yang berbahaya. Untuk mengurangi probabilitas tabrakan, operator menyimpan beberapa tetes terakhir bahan bakar untuk mengeluarkan satelit ke orbit kuburan ratusan kilometer jauh dari pesawat angkasa yang berfungsi. Mereka mungkin membuang bahan bakar dalam proses, namun.
Selama beberapa dekades, mengukur bahan bakar di angkasa bukan ilmu yang tepat. Salah satu metode yang paling banyak diandalkan melibatkan estimasi seberapa banyak bahan bakar yang dibakar dengan setiap dorongan dan mengurangi jumlah itu dari volume bahan bakar dalam tangki. Metode ini cukup akurat pada awalnya saat tangki hampir penuh tetapi kesalahan setiap estimasi berlanjut ke berikutnya, majemuk dengan setiap dorongan. Saat tangki rendah, estimasi menjadi lebih seperti tebakan kasar dan dapat melewati markah sebesar 10%. Tanpa pengukuran yang andal, operator mungkin mengirim satelit dengan bahan bakar masih di tangki ke pensiun dini, potensialmente meninggalkan sejumlah uang yang besar di meja.
Konsep pengukur baru menggunakan teknik citra 3D hemat biaya yang dikenal sebagai electrical capacitance volume tomography (ECVT). Seperti scanner CT, ECVT dapat mendekati bentuk objek dengan mengambil pengukuran pada sudut yang berbeda. Tetapi alpakai memancarkan medan listrik dan mengukur kemampuan objek untuk menyimpan muatan listrik, atau kapasitansi.
Peneliti menghasilkan elektroda sensor menggunakan proses yang disebut soft lithography di mana mereka mencetak pola tinta di atas lembaran tembak dengan backing plastik lentur. Kemudian, kimia korosif mengukir tembaga yang terbuka, meninggalkan strip logam yang diinginkan. Tim melapisi interior wadah berbentuk telur yang dimodelkan dari salah satu tangki bahan bakar NASA dengan sensor lentur. Di seluruh dalam tangki, medan listrik yang dipancarkan oleh setiap sensor dapat diterima oleh yang lain. Tetapi seberapa banyak medan ini yang ditransmisikan tergantung pada kapasitansi dari apa pun yang ada di dalam tangki.
Untuk menguji apa yang mungkin tampak kemampuan pengukuran bahan bakar sistem baru di angkasa, peneliti menggantungkan balon terisi cairan di tangki, meniru blob cairan di mikro-gravitasi.
Banyak cairan yang biasanya digunakan untuk mendorong satelit dan pesawat angkasa, seperti hydrogen cair dan hydrazine, sangat mudah terbakar dalam atmosfer kaya oksigen Bumi, jadi peneliti memilih untuk menguji sesuatu yang lebih stabil. Mereka mengisi balon dengan fluida transfer panas — biasanya digunakan untuk menyimpan atau mengurangi energi termal dalam proses industri — karena mirip dekat dengan properti listrik bahan bakar angkasa.
Peneliti mengaktifkan sistem dan mengumpulkan data kapasitansi ke komputer yang menghasilkan serangkaian citra 2D yang memetakan lokasi cairan di seluruh panjang tangki. Saat dikompilasi, citra memberikan versi 3D dari balon dengan diameter yang kurang dari 6% berbeda dari diameter balon sebenarnya.
