WSU-forskare har använt den urgamla japanska konsten att vika papper för att möjligen lösa en viktig utmaning för rymdresor – hur man lagrar och flyttar bränsle till raketmotorer.

Forskarna har utvecklat en origami-inspirerad, vikt bränsleblåsa av plast som inte spricker vid superkalla temperaturer och en dag skulle kunna användas för att lagra och pumpa bränsle. Leds av doktoranden Kjell Westra och Jake Leachman, docent vid Institutionen för maskin- och materialteknik, forskarna har publicerat sitt arbete i tidskriften, Kryogenik .

Utmaningen med bränslehantering har varit en viktig begränsande faktor vid rymdresor, i stor utsträckning begränsa rymdresor till antingen kortare resor för stora mängder gods eller till små satelliter för långvariga uppdrag. Under de första dagarna av det amerikanska rymdprogrammet på 1960- och 1970 -talen, forskare försökte utveckla runda ballonger för att lagra och pumpa flytande vätebränsle. De misslyckades. Varje blåsa splittrades eller läckte när de försökte pressa den vid de mycket kalla temperaturerna som krävdes för de flytande bränslena. De hjärtligaste mönstren varade bara fem cykler.

Forskarna övergav ansträngningen och kom istället att förlita sig på mindre idealiska drivmedelshanteringsanordningar. Nuvarande system använder metallplattor och principen om ytspänning för att hantera flytande bränslen, men systemen är långsamma och kan bara droppa ut bränsle i små mängder, så storleken på bränsletankar och uppdrag är begränsade.

"Folk har försökt göra påsar för raketbränsle under lång tid, " Leachman sa. "Vi gör för närvarande inte stora, långvariga resor eftersom vi inte kan lagra bränsle tillräckligt länge i rymden."

Genom en litteratursökning, Westra kom på en artikel där forskare utvecklade några origami-baserade bälgar. Forskare började studera origami på 1980- och 1990-talen med idén att använda sig av dess komplexa former och intressanta mekaniska beteende. Origami -vecken sprider spänningar på materialet, vilket gör det mindre troligt att det går sönder. Med hjälp av en tunn, Mylar plastark, Westra och medarbetare i Hydrogen Properties for Energy Research-laboratoriet bestämde sig för att tillämpa den design han såg för att utveckla en bränsleblåsa.

"De bästa lösningarna är de som redan är färdiga och som du sedan kan överföra till det du arbetar med, sa Westra.

Har aldrig provat origami förut, han sa att det tog ett par försök och några timmar med en Youtube -video för att ta reda på hur man viker bälgen. När han väl vek den, han testade den i flytande kväve vid cirka 77 grader Kelvin. Forskarna fann att blåsan kan klämmas ihop minst 100 gånger utan att gå sönder eller läcka under kalla förhållanden. De har sedan dess demonstrerat bälgen flera gånger, och det har fortfarande inga hål i den.

"Vi tror att vi har löst ett nyckelproblem som höll tillbaka alla, "Sade Leachman." Vi är lite glada över det. "

Forskarna börjar nu göra mer rigorösa tester. De planerar att göra tester med flytande väte, bedöma hur väl de kan lagra och driva ut bränsle och jämföra flödeshastigheterna för deras blåsa med nuvarande system. Westra fick nyligen en NASA -forskarstipendium för att fortsätta projektet.

"Kjells framgång är ett perfekt exempel på fantastiska WSU-studenter som studerar vad som finns där ute och sedan är på rätt plats vid rätt tidpunkt för att få det att hända, " sa Leachman.