Tank från ett tidigare Slosh-experiment ombord på den internationella rymdstationen. Tankarna för denna undersökning är liknande. Kredit:NASA
På jorden, vätska strömmar nedför tack vare gravitationen. Att skapa en effektiv tank för flytande bränsle innebär inte mycket mer än att sätta ett hål i botten av en behållare.
Det fungerar inte i rymden, fastän. I mikrogravitation, utan gravitation för att tvinga vätskor till botten av en behållare, de klamrar sig fast vid dess ytor istället. Rymdfarkoster använder speciella anordningar som skovlar, svampar, skärmar, och kanaler för att styra en vätska dit den behövs - till en motor när det gäller bränsle eller drivmedel.
Slosh Coating-undersökningen testar med en vätskeavstötande beläggning inuti en behållare för att kontrollera vätskors rörelse i mikrogravitation. Forskare kommer att jämföra beteendet hos vätska i två tankar, en med beläggning och en utan, ombord på den internationella rymdstationen. För detta test, de klara tankarna innehåller färgat vatten. Högupplösta kameror kommer att registrera vattnets rörelse när behållarna genomgår en serie manövrar.
I mikrogravitation, när flytande drivmedel sprider sig och jämnt täcker väggarna på en behållare, det skapar två problem, förklarar huvudutredaren Brandon Marsell från NASA:s Launch Services Program vid Kennedy Space Center. Värme på utsidan av tanken kan koka av drivmedlet, som slösar bränsle, och bränsle kanske inte når motorn för att starta den när det behövs.
"Vi tänkte om vi målade vätskeavvisande material på väggarna i tankarna, teoretiskt sett istället för att hålla sig till väggen, vätska kommer att fastna i sumpen i botten av tanken, där vi vill ha det, "Sa Marsell.
Astronaut Reid Wiseman sätter "slosh" i en tidigare Slosh-utredning. Kredit:NASA
Om så visar sig vara fallet, vätskeavvisande beläggningar kan användas för att designa effektivare lagringstankar för drivmedel och andra väsentliga vätskor för långvariga rymdflygningar. Att hålla kryogena drivmedel borta från tankväggar minskar också värmen som överförs till vätskan och, därför, mängden drivmedel som förloras vid avkokning. Det kan kraftigt öka prestanda för rymdfarkoster, gör det möjligt för framtida uppdrag att resa längre sträckor utan att öka mängden bränslelagring.
Beläggningar erbjuder även andra potentiella fördelar. "Svamparna, skovlar, baffel och andra strukturer placerade inuti bränsletankar för att flytta vätska dit den behövs är alla känsliga för brott, Marsell sa. "Om vi kan ersätta dessa komplicerade metalliska mekanismer med en beläggning, det kommer att minska risken för att saker går sönder, samt spara vikt och pengar."
"Vi vet att beläggningen kommer att stöta bort vatten, men vi är inte säkra på vad vätskan kommer att göra istället, " sa medutredaren Jacob Roth, som också är med i LSP. "Vi tror att den kommer att studsa mot väggarna och fastna på botten av tanken, sumpen, där det inte finns någon beläggning. En fråga som detta test kan besvara är hur väl det håller, hur lätt eller svårt det är att få bort vätskan från sumpen när den skvalpar runt."
Om beläggningen fungerar som förväntat, nästa steg kommer att testa dess användning på en riktig bränsletank för en rymdfarkost. Potentiella användningsområden för den slutliga tekniken inkluderar beläggning av bränsletankarna i olika raketsteg och i behållare vid drivmedelsdepåer, eller bensinstationer i rymden. Forskare kan designa specifika beläggningar för att stöta bort olika vätskor.
Att förstå hur vätskeavvisande beläggningar fungerar i rymden kan hjälpa till att utveckla beläggningar med potentiella fördelar på jorden. Dessa kan inkludera bättre skydd av elektronik från vatten, förbättrad vattenbeständighet för kläder och utrustning, och förhindrar regn från att blockera sikten genom fönster på bilar och flygplan.
Forskare kanske kan styra vätskan att flöda precis där den behövs, även där det inte finns någon "nedförsbacke".