JAXA sử dụng công nghệ chai nước cho các nhiệm vụ trả mẫu từ ISS
Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) không chỉ là cơ sở nghiên cứu quỹ đạo lớn nhất và phức tạp nhất từng được xây dựng, nó còn được cho là cơ sở nghiên cứu quan trọng nhất mà chúng ta có. Với các cơ sở vật chất tiên tiến và môi trường vi trọng lực, ISS có thể tiến hành các thí nghiệm sinh lợi dẫn đến những tiến bộ trong sinh học thiên văn, thiên văn học, y học, sinh học, thời tiết không gian và khí tượng cũng như khoa học vật liệu.
Thật không may, chi phí vận chuyển các thí nghiệm đến và đi từ ISS khá tốn kém và điều mà chỉ một số ít các cơ quan vũ trụ hiện có thể làm được. Để giải quyết vấn đề này, Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) và Tập đoàn Tiger đã hợp tác vào năm 2018 để tạo ra một loại thùng chứa mới có thể cắt giảm chi phí đưa các mẫu trở về Trái đất. Với sự thành công của thiết kế ban đầu của họ, JAXA và Tiger đang tìm cách tạo ra một phiên bản có thể tái sử dụng cho phép trả về mẫu thường xuyên từ ISS.
Được thành lập vào năm 1923, Tiger là một tập đoàn quốc tế có trụ sở tại Osaka, Nhật Bản, chuyên về cách nhiệt chân không và các công nghệ liên quan. Công nghệ này, mà công ty đã sử dụng trong nhiều thập kỷ để tạo ra các chai nước cách nhiệt, cũng có ứng dụng cho việc khám phá không gian. Trong những năm gần đây, JAXA bắt đầu nghiên cứu công nghệ tạo ra các thùng chứa có thể giữ cho các mẫu thí nghiệm luôn mát mẻ trong quá trình trở về Trái đất.
Sơ lược về sứ mệnh của viên nang phục hồi nhỏ đang được phát triển bởi JAXA. Tín dụng: JAXA
Vào tháng 9 năm 2018, JAXA đã khởi động sứ mệnh Kounotori 7 (HTV-7), chuyến bay thứ bảy của Phương tiện chuyển giao H-II (HTV). Trong khi vận chuyển nguồn cung cấp đến ISS, JAXA đã quyết định sử dụng chuyến bay này để xác thực một phương pháp mới để vận chuyển các mẫu tinh thể protein (là một phần của thí nghiệm tăng trưởng được thực hiện bên trong Mô-đun Phòng thí nghiệm Kibo của Nhật Bản) từ ISS.
Điều này bao gồm một hộp đựng mẫu đặc biệt (NPL-A100) do JAXA và Tiger đồng phát triển, được đặt bên trong HTV Small Re entry Capsule (HSRC). Vì viên nang tái nhập quá nhỏ để dựa vào hệ thống làm mát bằng điện, JAXA và Tiger cần một hộp chứa mẫu dựa trên phương pháp “cách nhiệt thụ động” để giữ cho bên trong của nó ở nhiệt độ ổn định.
Cuối cùng, họ đã sử dụng cùng một công nghệ mà Tiger dựa vào để tạo ra các bình giữ nhiệt bằng thép không gỉ nhằm phát triển một chiếc bình cách nhiệt chân không có thành đôi nặng khoảng 9,7 kg (21,4 lb). Như Keiji Nakai, người quản lý Nhóm Phát triển Sản phẩm (bộ phận thứ 3) tại Tiger giải thích với Universe Today qua email, thùng chứa phải đáp ứng một số yêu cầu rất nghiêm ngặt:
“Thùng chứa chân không, vách đôi cho nhiệm vụ này phải duy trì nhiệt độ bên trong thùng chứa ở 4 ° C ± 2 ° C (39,2 ° F ± 3,6 ° F) trong thời gian bốn ngày trở lên và bảo vệ thùng chứa khỏi tác động rất lớn 40G khi hạ cánh xuống đại dương khi quay trở lại Trái đất. “
Các thành phần của thùng hàng tải trọng trình bày trước các nhà báo sau nhiệm vụ Kounotori 7. Tín dụng: JAXA
Một số túi lạnh cũng được bao gồm trong viên nang để đảm bảo rằng nhiệt độ của vật chứa vẫn ổn định. Nhiệm vụ đã thành công và đánh dấu một cột mốc quan trọng đối với JAXA, công ty trước đây không có tùy chọn khôi phục độc lập vật liệu từ ISS. Giống như nhiều cơ quan vũ trụ tham gia ISS, JAXA phụ thuộc vào Roscosmos và NASA để cung cấp dịch vụ vận chuyển.
Bước tiếp theo trong hợp tác JAXA-Tiger liên quan đến việc tạo ra một vật chứa nhỏ hơn, nhẹ hơn và bền hơn có thể giữ mẫu ổn định ở nhiệt độ thấp hơn và lâu hơn. Nhưng yêu cầu khắt khe nhất là nó phải đủ bền để sử dụng nhiều lần. Các đại diện của Tiger cho biết, những thông số này và các thông số kỹ thuật khác đã được đưa vào thiết kế của thùng chứa NPS-A100 thế hệ thứ hai:
“Chúng tôi đã giảm trọng lượng của thùng hàng từ 9,7 kg (21,4 lb) xuống gần 3 kg (6,6 lb) đồng thời làm cho nó nhỏ gọn hơn. Với việc bổ sung các túi nước đá, nó sẽ duy trì nhiệt độ bên trong 20 ° C ± 2 ° C (68 ° F ± 3,6 ° F) trong ít nhất mười hai ngày, kể từ khi viên nang vào lại rời ISS đến khi hạ cánh trở lại Trái đất. Chúng tôi cũng đã làm cho thùng chứa bền hơn để nó kéo dài ít nhất ba năm hoặc sáu nhiệm vụ ”.
NPS-A100 có thể sẽ được vận chuyển lên ISS trong khuôn khổ sứ mệnh tiếp tế thương mại CRS-22 được lên kế hoạch vào đầu tháng 6 và sẽ có sự tham gia của SpaceX Crew Dragon vận chuyển vật tư và thí nghiệm lên ISS. Một lần nữa, công nghệ thùng chứa sẽ được sử dụng để trả lại các tinh thể protein là một phần của nghiên cứu y sinh học đang diễn ra trong Phòng thí nghiệm Kibo bên trong Mô-đun Thí nghiệm Nhật Bản (JEM) của ISS.
Nghiên cứu này đang dẫn đến những tiến bộ trong lĩnh vực y học và sự phát triển của các phương pháp chữa bệnh và thuốc chữa bệnh mới. Ngoài các thùng chứa mẫu, công nghệ có được từ sự hợp tác này còn có nhiều ứng dụng thương mại và công nghiệp. Chúng bao gồm các giải pháp vận chuyển cho các mẫu y tế và thuốc thử yêu cầu bảo quản trong điều kiện nhiệt độ nghiêm ngặt.
Nó cũng có thể dẫn đến các ứng dụng mới để quản lý nhiệt trong ô tô điện và hybrid. Nhưng có lẽ ứng dụng thú vị nhất là trong việc phát triển các vật liệu xây dựng thế hệ tiếp theo có thể cung cấp mức độ cách nhiệt cao trong các môi trường khắc nghiệt – chẳng hạn như Nam Cực (nơi các trạm nghiên cứu cần bảo tồn nhiệt!) Và thậm chí trên Mặt Trăng và Sao Hỏa!
Tiger tuyên bố trên trang web của họ: “Các ứng dụng tiềm năng của công nghệ cách nhiệt chân không của chúng tôi là vô hạn. “Công nghệ này sẽ hỗ trợ các lĩnh vực tiên tiến trong mọi ngành, giúp chúng dẫn dắt chúng ta hướng tới một tương lai năng động, thú vị.”
Cập nhật: Kể từ đó, người ta đã xác nhận rằng thùng chứa chân không mới sẽ được phóng lên tàu vũ trụ Crew Dragon vào ngày 3 tháng 6 lên ISS, như một phần của sứ mệnh tiếp tế hàng hóa CRS-22. Tập đoàn Tiger cũng có kế hoạch tung ra một dòng sản phẩm mới cho thị trường Mỹ, dự kiến vào tháng 9.
Đọc thêm: JAXA, Tiger Corporation
Như thế này:
Đang tải…
