Universidade de Nagoya Desenvolve 'Interruptor de Calor Avançado Para Veículos Espaciais Lunares'

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Crédito: Space Daily

Ilustrativo.

 

Ontem, 7 de junho, o portal 'Space Daily' informou que a Universidade de Nagoya desenvolveu um Interruptor de Calor Avançado para Veículos Espaciais Lunares.

 

Segundo a nota do portal, astronautas dirigindo veículos na Lua enfrentam flutuações extremas de temperatura, com máximas de 127°C (260°F) e mínimas de -173°C (-280°F). Máquinas confiáveis capazes de operar nessas condições são cruciais para futuras missões lunares. A Universidade de Nagoya, no Japão, em colaboração com a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), desenvolveu um dispositivo de interruptor de calor projetado para prolongar a vida útil dos veículos lunares. O estudo foi publicado na revista Applied Thermal Engineering.

 

"A tecnologia de interruptor de calor que pode alternar entre dissipação de calor durante o dia e isolamento à noite é essencial para a exploração lunar de longo prazo", disse o pesquisador principal Masahito Nishikawara. "Durante o dia, o veículo lunar está ativo, e os equipamentos eletrônicos geram calor.

 

Como não há ar no espaço, o calor gerado pelos eletrônicos deve ser ativamente resfriado e dissipado. Por outro lado, durante noites extremamente frias, os eletrônicos devem ser isolados do ambiente externo para que não fiquem frios demais."

 

Os dispositivos atuais muitas vezes utilizam aquecedores ou válvulas passivas acopladas a tubos de calor em loop para isolamento noturno. No entanto, os aquecedores são caros, e as válvulas passivas podem aumentar a velocidade do fluxo de fluido, levando a uma queda de pressão que afeta a eficiência da transferência de calor. A equipe de Nishikawara desenvolveu uma tecnologia que oferece um meio-termo. Com uma queda de pressão menor do que as válvulas passivas e menor consumo de energia do que os aquecedores, ela retém o calor à noite sem comprometer o desempenho de resfriamento durante o dia.

 

O dispositivo de controle térmico combina um tubo de calor em loop (LHP) com uma bomba eletro-hidrodinâmica (EHD). Durante o dia, a bomba EHD está inativa, permitindo que o LHP funcione normalmente. Nos veículos lunares, o LHP usa um refrigerante que cicla entre os estados de vapor e líquido.

 

Quando o dispositivo aquece, o refrigerante líquido no evaporador vaporiza, liberando calor através do radiador do veículo. O vapor então condensa de volta em líquido, que retorna ao evaporador para absorver calor novamente, impulsionado por forças capilares no evaporador.

 

À noite, a bomba EHD aplica pressão oposta ao fluxo do LHP, interrompendo o movimento do refrigerante. Os eletrônicos são isolados do ambiente frio noturno com o uso mínimo de eletricidade. A pesquisa da equipe incluiu a seleção da forma do eletrodo da bomba EHD, design do dispositivo, avaliação de desempenho e um teste de demonstração para interromper a operação do LHP com a bomba EHD. Os resultados mostraram consumo de energia quase zero à noite.

 

"Essa abordagem importante não apenas garante a sobrevivência do veículo em temperaturas extremas, mas também minimiza o gasto de energia, uma consideração crítica no ambiente lunar com recursos limitados", disse Nishikawara. "Ela estabelece a base para uma potencial integração em futuras missões lunares, contribuindo para a realização de esforços de exploração lunar sustentada."

 

A tecnologia tem aplicações mais amplas na gestão térmica de espaçonaves. Integrar a tecnologia EHD em sistemas de controle de fluidos térmicos pode melhorar a eficiência da transferência de calor e mitigar desafios operacionais, desempenhando um papel fundamental na exploração espacial.

 

O desenvolvimento deste dispositivo de interruptor de calor marca um marco importante na tecnologia para missões lunares de longo prazo e outras iniciativas de exploração espacial. Futuros veículos lunares e espaçonaves estarão melhor equipados para operar nos ambientes extremos do espaço.

 

Relatório de Pesquisa: Demonstration of heat switch function of loop heat pipe controlled by electrohydrodynamic conduction pump

 

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