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Origami proporciona un camino para construir un mejor tanque de combustible para cohetes

Origami proporciona un camino para construir un mejor tanque de combustible para cohetes 11

 Vejiga de origami
Una vejiga de plástico doblada en forma de origami puede soportar temperaturas criogénicas. (Foto WSU)

Construya un mejor tanque de combustible y la industria espacial se abrirá camino hasta su puerta. Al menos eso es lo que esperan los investigadores de la Universidad Estatal de Washington después de aprovechar el antiguo arte del origami para desarrollar una vejiga de combustible plegable que resista temperaturas criogénicas.

El estudiante graduado Kjell Westra, el profesor de ingeniería Jake Leachman y sus colegas en Propiedades de hidrógeno de WSU para Energy Research Laboratory, o HYPER Lab, describen su diseño en la revista Cryogenics. Su investigación aborda un desafío de larga data en la ciencia espacial: ¿Cómo se pueden almacenar y bombear propelentes súper enfriados como el hidrógeno líquido de manera más eficiente?

«La gente ha estado tratando de hacer bolsas para combustible de cohetes durante mucho tiempo», dijo Leachman hoy en un comunicado de prensa. «Actualmente no hacemos viajes grandes y de larga duración porque no podemos almacenar combustible el tiempo suficiente en el espacio».

Durante los primeros días del esfuerzo espacial, los ingenieros intentaron desarrollar vejigas tipo globo para administrar el almacenamiento y flujo de hidrógeno líquido. Desafortunadamente, tales vejigas eran propensas a romperse o tener fugas cuando se apretaban. Los diseños más resistentes podrían sobrevivir sólo a cinco ciclos de apretar y relajar.

Los sistemas actuales utilizan placas de metal y tensión superficial para manejar los combustibles, pero los investigadores todavía están buscando sistemas más eficientes.

Cuando los investigadores de WSU examinaron la literatura, encontraron una investigación que describía el desarrollo de un fuelle que aprovechaba el origami, el arte japonés de doblar papel. La investigación discutió aplicaciones relacionadas con stents médicos, o incluso velas solares desplegables para vuelos espaciales, pero Westra y sus colegas adaptaron el diseño de las vejigas de combustible para cohetes.

“Las mejores soluciones son las que ya están listas y que usted puede luego, transfiéralo a aquello en lo que está trabajando «, explicó Westra.

Fueron necesarios algunos intentos, y algunas indicaciones de un video de YouTube, para descubrir cómo doblar láminas delgadas de plástico en la configuración deseada. Una vez que Westra dominó la técnica, probó los fuelles de origami en una tina de nitrógeno líquido enfriado a una temperatura de aproximadamente 77 grados Kelvin (320 grados bajo cero Fahrenheit).

Los investigadores esperaban que los pliegues de origami distribuyeran las tensiones en el material plástico, lo que hace que sea menos probable que se rompa, y sus esperanzas se vieron confirmadas por los experimentos. Su vejiga intrincadamente plegada podría exprimirse al menos 100 veces en condiciones criogénicas sin romperse ni gotear.

«Creemos que hemos resuelto un problema clave que retenía a todos», dijo Leachman. Ahora los investigadores se están preparando para realizar experimentos similares con hidrógeno líquido, que debe mantenerse a temperaturas aún más frías: 20 Kelvin, o 423 grados bajo cero F.

Westra recibió una beca de posgrado de la NASA para seguir trabajando en la proyecto. Y eso no es todo: el trabajo ha recibido financiación del Joint Center for Aerospace Technology Innovation, una iniciativa de desarrollo económico respaldada por el estado de Washington, así como de la empresa espacial Blue Origin del CEO de Amazon, Jeff Bezos. «El éxito de Kjell es un ejemplo perfecto de los grandes estudiantes de WSU que estudian lo que hay y luego están en el lugar correcto en el momento adecuado para hacerlo realidad», dijo Leachman.

Además de Westra y Leachman, el Los autores del estudio Cryogenics, “Compliant Polymer Origami Bellows in Cryogenics”, incluyen a Francis Dunne, Stasia Kulsa y Mathew Hunt.

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