Una de las instalaciones de prueba de microgravedad más grandes y complejas de la estación espacial proporciona datos vitales para viajes espaciales y hábitats de larga duración.
El astronauta de la NASA Frank Rubio mantiene el Experimento de condensación y ebullición de flujo (FBCE) de la Estación Espacial Internacional, diseñado, construido y probado por Purdue y el Centro de Investigación Glenn de la NASA. Aunque su campaña oficial de pruebas ha finalizado, la FBCE permanece en el espacio y está a disposición de otras organizaciones para realizar experimentos de dinámica de fluidos en gravedad cero. (Foto proporcionada por la NASA)
WEST LAFAYETTE, Indiana — Después de una década de preparación y dos años de experimentos activos en el espacio, una instalación que la Universidad Purdue y Centro de Investigación Glenn de la NASA Diseñado, construido y probado en Cleveland, completó su campaña de pruebas en la Estación Espacial Internacional.
EL Ebullición y condensación de flujo.On Experiencia (FBCE)dirigido por el profesor de Purdue Issam Mudawarha recopilado datos esenciales para innovaciones técnicas que ayudarán a los astronautas a viajar más lejos en el espacio y llevar a cabo misiones de larga duración a la Luna o Marte. Los datos también ayudarán en el diseño de futuros sistemas de propulsión de naves espaciales, gestión térmica, reabastecimiento de combustible en vuelo y bombas de calor por compresión de vapor para bases planetarias.
«Nos pidieron que creáramos un experimento para probar la ebullición en microgravedad, y estoy encantado de ver que pudimos lograr este objetivo», dijo Mudawar, profesora de ingeniería mecánica de la familia Betty Ruth y Milton B Hollander e investigadora principal de. FBCE. “La cantidad de datos que surgen del FBCE es simplemente enorme y eso es exactamente lo que queremos. »
Issam Mudawar, uno de los investigadores de transferencia de calor más citados en la Tierra, espera que sus experimentos beneficien a las personas que viven sobre la Tierra. (Foto de la Universidad Purdue/John Underwood).
El experimento espacial de Mudawar aborda una pregunta simple: ¿Cómo mantenemos fríos los futuros vehículos e instalaciones en el duro entorno del espacio? Por ejemplo, la superficie de la Luna fluctúa enormemente entre -210°C y 110°C; Para crear un hábitat humano en este planeta, será esencial una gestión térmica fiable.
Viajar más al espacio requiere depósitos de combustible criogénicopero la física del flujo de líquido criogénico en microgravedad aún no se comprende completamente. Incluso los sistemas de propulsión futuros, como los motores de fisión nuclear o de ciclo Rankine, también requerirán sistemas de refrigeración eficientes capaces de funcionar en un entorno ingrávido.
Por todas estas razones, la NASA solicitó propuestas de investigación sobre el tema y seleccionó una propuesta presentada por Mudawar, uno de los investigadores más citados sobre ebullición y condensación de flujo.y Mojib Hasan de Glenn. En la ebullición por flujo, el calor se elimina mediante el flujo de un líquido que luego hierve, cambia de fase a gas y luego se condensa nuevamente a líquido. Aunque esta eficaz solución de gestión térmica se estudió exhaustivamente en la Tierra, nadie sabía si era viable en el espacio.
“Hemos adquirido más de cien años de conocimiento sobre cómo funcionan los sistemas de calefacción y refrigeración bajo la gravedad de la Tierra”, dijo Mudawar, “pero no sabemos cómo funcionan en condiciones de ingravidez. »
Ingrese el FBCE, que comenzó a operar en la estación espacial en 2022. Aproximadamente del tamaño de un refrigerador, el FBCE contiene dos módulos de prueba diseñados por Purdue, uno para ebullición por flujo y otro para condensación, integrados en un sistema de fluidos que Purdue y NASA Glenn investigadores diseñaron juntos. Glenn de la NASA construyó el sistema de fluidos y los módulos de aviónica. Bastidor de fluidos integradoEl sistema de fluidos permite a los investigadores realizar experimentos en la estación espacial de forma autónoma desde la Tierra.
«Los experimentos del FBCE son cruciales en dos aspectos», afirmó Mudawar. “No sólo generan datos fundamentales que nos resultarían difíciles de recopilar en la Tierra, sino que también sirven para validar los modelos teóricos que llevamos años desarrollando. Una vez que se validen los modelos, a la NASA le resultará posible predecir con mayor precisión la física de fluidos en entornos de baja gravedad, como la Luna o Marte. »
Mudawar inició este proyecto en 2011 cuando la NASA seleccionó su propuesta después de una encuesta decenal de las academias nacionales destacó la necesidad de esta investigación. “Cada 10 años, las academias nacionales realizan una encuesta que asesora a la NASA sobre en qué aspectos específicos debería centrarse”, dijo Mudawar. “Este informe reveló una falta de modelos fundamentales para el comportamiento de los fluidos en microgravedad. Fue entonces cuando comencé a trabajar con Glenn de la NASA para crear una instalación experimental para estudiar el flujo de fluidos y el cambio de fase en el espacio. »
El primer prototipo FBCE voló en aviones parabólicos con Sociedad de Gravedad Cero (ZERO-G)Los estudiantes de Purdue y los operadores capacitados de Glenn de la NASA realizaron experimentos en este vuelo durante períodos de microgravedad de 15 segundos. Después de resultados prometedores y años de desarrollo de hardware, pruebas y calificación de vuelo, la versión final de la instalación se desarrolló en NASA Glenn.
Issam Mudawar (extremo izquierdo) inspecciona uno de los módulos del Experimento de condensación y ebullición de flujo en el Centro de Investigación Glenn de la NASA, acompañado por (de izquierda a derecha) el candidato doctoral de Purdue, Steven Darges, y Mojib Hasan y Henry Nahra de la NASA. (Foto proporcionada)
Después de pasar con éxito las revisiones de diseño, seguridad y preparación de la NASA, el módulo de ebullición de flujo FBCE se lanzó a la estación espacial en agosto de 2021 y comenzó a operar a principios de 2022. En agosto pasado, se lanzó el módulo de condensación FBCE, que reemplazó al módulo de ebullición de flujo. Purdue completó su campaña de pruebas en julio.
Las montañas de datos recopilados en los experimentos del FBCE formarán la base de modelos fundamentales y futuras investigaciones en los años venideros.
«Este es uno de los experimentos más grandes y complejos de la NASA en la investigación de la física de fluidos», dijo Mudawar. “Hemos publicado más de 70 artículos “Hemos estudiado la gravedad reducida y el flujo de fluidos desde que comenzó el proyecto e incluso contribuimos a la última encuesta decenal de las Academias Nacionales basada en nuestros hallazgos. En conjunto, estos artículos son casi como un libro de texto sobre cómo funcionan la ebullición y la condensación en el espacio. »
El segundo módulo del Experimento de Condensación y Ebullición por Flujo fue lanzado a la Estación Espacial Internacional en agosto pasado, entre otros cargamentos de la NASA. (Foto cortesía de NASA/Danielle Johnson)
Un futuro genial
La campaña de pruebas de Purdue ha terminado, pero FBCE no va a desaparecer. La instalación permanecerá en la estación espacial para otros investigadores que quieran experimentar con la física de fluidos en el espacio. “Mi propuesta inicial fue que el FBCE eventualmente se convirtiera en un recurso nacional”, dijo Mudawar. “Otros investigadores ya han empezado a utilizarlo desde el final de nuestra campaña. Espero que los datos del FBCE ayuden a establecer la ciencia del enfriamiento de naves espaciales en los años venideros. »
Acerca de la Universidad Purdue
La Universidad Purdue es una institución pública de investigación que demuestra excelencia a gran escala. Clasificada entre las 10 mejores universidades públicas y con dos facultades entre las cuatro mejores de los Estados Unidos, Purdue descubre y difunde conocimientos con una calidad y escala incomparables. Más de 105.000 estudiantes estudian en Purdue en diversas modalidades y ubicaciones, incluidos casi 50.000 de forma presencial en el campus de West Lafayette. Comprometido con la asequibilidad y la accesibilidad, el campus principal de Purdue ha congelado la matrícula durante 13 años consecutivos. Descubra cómo Purdue nunca se detiene en la búsqueda persistente del próximo gran salto, incluido su primer campus urbano integral en Indianápolis, la Escuela de Negocios Mitch Daniels, Purdue Computes y la iniciativa One Health, en https://www.purdue.edu/ presidente/iniciativas-estratégicas.
El mes de octubre ha comenzado con buen pie: el sol ha provocado una enorme llamarada solar de clase X, la “más poderosa de su tipo” según Space.com – que tiene el potencial de golpear nuestro planeta con una poderosa tormenta geomagnética esta semana.
La explosión solar sobrealimentada surgió de la mancha solar AR3842 el martes por la noche.
Alcanzó una magnitud X7,1, lo que lo convierte en el segundo más poderoso de los últimos siete años después del monstruo de magnitud X8,7 de mayo. Live Science informó.
El sol desató una enorme llamarada solar de clase X el martes por la noche, la más poderosa que puede generar, que podría golpear nuestro planeta con una poderosa tormenta geomagnética este fin de semana. NASA/SDO Una fotografía de la llamarada solar que emerge de la mancha solar AR3842 el 1 de octubre. NASA/SDO
También desencadenó una eyección de masa coronal (CME), cuando plasma y partículas magnéticas brotan de la superficie del sol, que se espera que golpee la Tierra el viernes alrededor de las 4 p.m. según Spaceweather.com.
Cuando esto suceda, los meteorólogos predicen que entrará en el campo magnético de la Tierra, provocando una fuerte «tormenta geomagnética de clase G3», la tercera categoría más poderosa. después del G4 y el G5.
Estos fenómenos pueden potencialmente afectar los sistemas de navegación, las redes eléctricas e incluso las comunicaciones por satélite, informó Space.com.
También energizan la aurora boreal, lo que a menudo lleva a que estos espectáculos de luz natural se vean mucho más al sur de lo habitual.
La llamarada fue una de las dos provocadas por la mancha solar AR3842 disparada esta semana.
La otra fue una llamarada de clase M, la segunda clase más poderosa, el lunes por la noche.
Las consecuencias de esta explosión provocaron un apagón temporal de la radio en grandes zonas del Océano Pacífico, incluido Hawaii.
Afortunadamente, los meteorólogos del Centro de Predicción del Clima Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. no mencionaron ninguna CME con destino a la Tierra que haya sido generada por dicha erupción, informó Space.com.
Hay una clase de objetos que viajan alrededor de nuestro sistema solar llamados «centauros». No se acercan a la Tierra, pero la NASA acaba de acercar uno de ellos con el poderoso telescopio espacial James Webb.
Se cree que los centauros son objetos helados que se originan en las afueras del sistema solar, donde vive Plutón, pero se han desplazado hacia el interior y ahora habitan los reinos entre Júpiter y Neptuno. Siguen siendo en gran medida un misterio, pero utilizando un instrumento Webb (un espectrógrafo) capaz de identificar la composición de mundos distantes, los científicos han inspeccionado de cerca Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1, un objeto conocido por emitir chorros de gas.
«Webb realmente abrió la puerta a una resolución y sensibilidad que nos impresionaron: cuando vimos los datos por primera vez, nos emocionamos. Nunca habíamos visto algo así», dijo la investigadora de Goddard Sara Faggi del vuelo espacial de la NASA. Centro que lideró la investigacióndijo en un comunicado de la agencia.
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Podríamos neutralizar un asteroide entrante. Los científicos acaban de demostrarlo.
Si bien el objeto está demasiado distante y demasiado pequeño para obtener una imagen vívida (como la visión de Webb de un vasto mundo como Neptuno), el espectrógrafo de Webb reveló nuevos chorros de gas disparados desde el centauro. Dos de los jets recién descubiertos disparan CO2 (dióxido de carbono) al espacio y otro dispara CO (monóxido de carbono). Los investigadores buscaron agua en estas columnas, pero no detectaron ninguna.
El siguiente gráfico muestra la abundancia de elementos en los chorros observados por Webb (izquierda) y la construcción 3D de la NASA de cómo podría verse Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (derecha).
Izquierda: La abundancia de elementos en los chorros observados por el telescopio Webb. Derecha: construcción 3D de la NASA de cómo podría verse Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1. Crédito: NASA / ESA / CSA / L. Hustak (STScI) / S. Faggi (NASA-GSFC / American University)
Ilustración artística del telescopio espacial James Webb observando el cosmos desde una órbita a 1 millón de kilómetros de la Tierra. Crédito: GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutiérrez
Como muestran las reconstrucciones anteriores, Centaur 29P podría estar formado por dos objetos pegados durante mucho tiempo (los asteroides y otros objetos del espacio profundo tienden a hacer esto). Esto podría explicar las diferencias en las abundancias de CO2 y CO del objeto.
Pero la causa de estas explosiones de gas sigue siendo un misterio. Los cometas, que son “bolas de nieve sucias” hechas de hielo, rocas y polvo, liberan gases y vapor de agua a medida que se acercan al sol. Pero en los gélidos reinos del sistema solar exterior, hace demasiado frío para que el hielo de centauro se sublime rápidamente o cambie abruptamente de sólido a gas.
Velocidad aplastable de la luz
Para comprender lo que está sucediendo en estos lugares distantes, que son restos perfectamente conservados de nuestro sistema solar temprano y pueden ayudarnos a comprender nuestra evolución planetaria, los científicos necesitarán acercarse nuevamente a Centauro 29P.
«Sólo tuvimos tiempo de mirar este objeto una vez, como una instantánea en el tiempo», dijo Adam McKay, astrónomo y coautor del estudio en la Universidad Estatal de los Apalaches. “Observar estos aviones a lo largo del tiempo nos daría una idea mucho mejor de qué está provocando estas explosiones”, añadió.
Las poderosas capacidades del telescopio Webb
El Telescopio Webb, una colaboración científica entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, está diseñado para observar las profundidades del cosmos y revelar nueva información sobre el universo primitivo. Pero también analiza planetas intrigantes de nuestra galaxia, así como planetas y lunas de nuestro sistema solar.
Así es como Webb logra hazañas sin precedentes, y probablemente lo hará durante décadas:
– Espejo gigante: El luminoso espejo de Webb mide más de 21 pies de diámetro. Es más de dos veces y media más grande que el espejo del Telescopio Espacial Hubble. Captar más luz le permite a Webb ver objetos más antiguos y distantes. El telescopio observa estrellas y galaxias que se formaron hace más de 13 mil millones de años, apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. “Vamos a ver las primeras estrellas y galaxias jamás formadas”, dijo a Mashable en 2021 Jean Creighton, astrónomo y director del Planetario Manfred Olson de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee.
– Vista infrarroja: A diferencia del Hubble, que observa en gran medida la luz visible para nosotros, Webb es principalmente un telescopio infrarrojo, lo que significa que observa la luz en el espectro infrarrojo. Esto nos permite ver mucho más del universo. El infrarrojo tiene más tiempo longitudes de onda que la luz visible, por lo que las ondas de luz se deslizan más eficientemente a través de las nubes cósmicas; la luz no choca con tanta frecuencia y no es dispersada por estas partículas densamente empaquetadas. En última instancia, la visión infrarroja de Webb puede penetrar lugares donde el Hubble no puede.
“Esto levanta el velo”, dijo Creighton.
– Observar exoplanetas distantes: El telescopio Webb Lleva equipos especializados llamados espectrógrafos. que revolucionará nuestra comprensión de estos mundos distantes. Los instrumentos pueden descifrar qué moléculas (como agua, dióxido de carbono y metano) existen en las atmósferas de exoplanetas distantes, ya sean gigantes gaseosos o mundos rocosos más pequeños. Webb estudia exoplanetas en la Vía Láctea. ¿Quién sabe qué encontraremos?
«Podríamos aprender cosas en las que nunca pensamos», dijo Mercedes López-Morales, investigadora de exoplanetas y astrofísica de la Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísicadijo Mashable en 2021.
Los astrónomos ya han descubierto intrigantes reacciones químicas en un planeta a 700 años luz de distancia y han comenzado a observar uno de los lugares más esperados del cosmos: los planetas rocosos del tamaño de la Tierra del sistema solar TRAPPISTA.
El sol dio la bienvenida a octubre con estilo, provocando dos potentes brotes en poco más de 24 horas.
El más reciente de los dos fue un llamarada solarel más poderoso de su tipo – y era un poderoso escala de clasificación de llamaradas. Esto alcanzó su punto máximo el martes 1 de octubre a las 6:20 p. m. EDT (22:20 p. m. GMT).
De acuerdo a Clima espacial.comesta erupción fue una de las más grandes del actual ciclo solar 25, ubicándose en segundo lugar detrás de la erupción masiva de X8.7 el 14 de mayo. (Actividad de el sol aumenta y disminuye en un ciclo de 11 años.) Una pérdida parcial o completa de las señales de radio de alta frecuencia (HF) es probablemente el resultado de la explosión en las partes iluminadas por el sol de la Tierra. Esto incluiría partes del hemisferio occidental, el océano Pacífico, Australia y la región de Asia y el Pacífico.
La nave espacial Observatorio de Dinámica Solar de la NASA capturó esta vista de una erupción solar X7.1 que entró en erupción el 1 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: NASA/SDO y los equipos científicos AIA, EVE y HMI, helioviewer.org)
A eyección de masa coronal (CME), una erupción masiva de plasma solar, se ha asociado con la llamarada X7.1, informó Spaceweather.com. La CME se dirigía hacia la Tierra y se espera que golpee nuestro planeta el viernes (4 de octubre), probablemente generando una fuerte tormenta geomagnética que podría sobrecargarse. amanecer póster.
Cuando se producen estas tormentas, el campo magnético de la Tierra sufre una alteración que puede afectar no sólo a las auroras boreales, sino también a los sistemas de navegación, las redes eléctricas e incluso las comunicaciones por satélite. Cuanto más poderosa es la tormenta, más el número en la escala de tormentas geomagnéticasy más dramáticos serán los efectos.
La erupción del martes surgió de mancha solar AR3842. El lunes 30 de septiembre, la misma mancha solar despegó de una llamarada M7.6. Las bengalas de clase M son las segundas más potentes detrás de las X, que son 10 veces más potentes. La erupción ocurrió a las 7:59 p.m.EDT (2359 GMT) y provocó un apagón de radio de onda corta en partes del Océano Pacífico.
