La NASA costruirà il serbatoio di stoccaggio di idrogeno liquido più grande del mondoMentre la NASA continua i preparativi per il primo lancio del suo razzo spaziale Space Launch System (SLS) e Orion che invierà umani oltre l'orbita terrestre bassa, Exploration Ground Systems (EGS) presso il Kennedy Space Center dell'agenzia in Florida si appresta a costruire il mondo il più grande serbatoio di stoccaggio di idrogeno liquido (H2). Coinvolgerà nuove tecnologie sviluppate dai ricercatori del laboratorio di prova criogenetica dello spazioporto. Quando la NASA lanciò i primi astronauti sulla Luna, i propellenti per il secondo e il terzo stadio del Saturn V erano H2 liquido e ossigeno liquido (O2). Prima di essere caricati nel veicolo di lancio, sono stati stoccati in contenitori sferici da 850.000 galloni - ciascuno a circa 1.500 piedi dal pad. Questi serbatoi di stoccaggio hanno avuto lo stesso scopo durante il programma Space Shuttle di 30 anni. Ma il design delle attrezzature era datato, ha spiegato James Fesmire, Senior Principal Investigator per Kennedy Exploration Research and Technology Programs. "La tecnologia per immagazzinare grandi quantità di O2 liquido è stata sviluppata durante le prime fasi della Seconda Guerra Mondiale", ha affermato. "Il materiale e il processo per i serbatoi di H2 liquido e O2 liquido dei Pad 39A e B sono stati realizzati in acciaio inossidabile, sviluppato negli anni '50". Il problema in corso durante Apollo e l'era dello shuttle era un significativo calo o evaporazione e le limitazioni operative. Mentre l'H2 liquido e l'O2 liquido sono eccellenti propellenti per razzi ad alte prestazioni, sono criogenici, ovvero super-freddo. L'O2 allo stato liquido è -297 gradi Fahrenheit e H2 è -423 gradi Fahrenheit. A causa delle temperature ambientali, la conservazione di questi prodotti è come conservare il ghiaccio in un forno. "I serbatoi di stoccaggio esistenti erano rivestiti sottovuoto con isolamento di perlite dello spessore di tre piedi", ha dichiarato Adam Swanger, ingegnere di ricerca presso Kennedy Engineering. "Erano all'avanguardia nel 1965, ma il boil off era un problema in corso e perdite consistenti erano inevitabili." Fesmire ha osservato che circa la metà del liquido H2 acquistato per alimentare i tre motori principali dello space shuttle è stato perso a causa dell'evaporazione. "Ci siamo sentiti per trovare un modo migliore". Il 19 dicembre (2018), presso il Complesso di lancio 39B della NASA Kennedy Space Center, i responsabili delle agenzie e degli appaltatori aprono le fondamenta per un nuovo serbatoio di idrogeno liquido. Dal 2001, il dott. Bill Notardonato, uno dei principali investigatori dei programmi di ricerca e tecnologia di esplorazione di Kennedy, e il dott. Jong Baik del Florida Solar Energy Center, hanno lavorato presso il laboratorio di analisi criogenica del centro sperimentando una tecnologia per mitigare queste perdite. Refrigerazione e stoccaggio integrati, o IRaS, è un sistema di refrigerazione che consente il controllo del fluido all'interno dei serbatoi di stoccaggio. Questo approccio fornisce la rimozione diretta dell'energia termica utilizzando uno scambiatore di calore integrato insieme a un sistema di refrigerazione criogenico. Gli studi sulla nuova tecnologia sono iniziati con analisi, modellizzazione e una serie di test di ricerca di laboratorio. "L'IRaS è importante perché consente un controllo senza precedenti nello stoccaggio di liquidi criogenici", ha detto Notardonato. "Il normale tasso di evaporazione o" evaporazione "ora può essere una cosa del passato." La nuova tecnologia è anche abbinata a un nuovo isolamento "a bolle" in vetro per sostituire la polvere di perlite. Sulla base di vari test di dimostrazione sul campo realizzati presso il Kennedy e lo Space Center Stennis della NASA nel Mississippi nel 2015, IRaS e l'isolamento delle bolle di vetro si tradurranno in una riduzione del 46% delle perdite di H2 liquido attraverso l'ebollizione. Questo sarà particolarmente importante per il nuovo serbatoio H2 liquido che contiene 1,25 milioni di galloni. Comparativamente parlando, è come passare dallo stoccaggio di ghiaccio in una tazza di schiuma per tenerlo in un congelatore. Mentre l'isolamento in una tazza di schiuma rallenterà la fusione, non si fermerà e non c'è controllo. Allo stesso modo, i liquidi criogenici evapo- rano quando vengono conservati in un contenitore isolato, anche uno con il rivestimento sottovuoto più performante. In un congelatore con controllo della temperatura, il ghiaccio può essere conservato a tempo indeterminato. Lo stesso vale per H2 liquido che utilizza IRaS - la spesa di circa 15 centesimi in elettricità consente di risparmiare $ 1 in H2. Per supportare il rifornimento del razzo SLS della NASA, il programma EGS di Kennedy inizierà presto la costruzione del nuovo serbatoio di stoccaggio H2 liquido al Pad 39B. Il razzo SLS è progettato per lanciare la sonda spaziale Orion dell'agenzia, inviando esseri umani verso destinazioni lontane, come la Luna e Marte. Il palco centrale SLS e il palco nello spazio richiederanno 730.000 galloni di H2 liquido e O2 liquido per alimentare i quattro stadi centrali e il motore monostadio superiore. "Il serbatoio più grande ci consentirà di tentare il lancio di SLS per tre giorni consecutivi", ha dichiarato Fesmire. "In passato, dopo due tentativi dovevamo fermarci, in modo da poter caricare ulteriore H2 liquido e caricarlo nel serbatoio di stoccaggio". Swanger ha osservato che la NASA di Kennedy sta sviluppando tecnologie all'avanguardia che non solo supportano le missioni di agenzia, ma aziende commerciali e partner come SpaceX e Blue Origin come parte del ruolo del centro come uno spazioporto premier e multiutente. "Scegliendo di implementare le nuove tecnologie IRaS, EGS sta effettivamente creando il futuro", ha affermato. "È un'innovazione che potrebbe avere un impatto sul modo in cui le cose vengono fatte qui e in tutta l'industria criogenica per le generazioni a venire."