O professor assistente Brian Iverson de Brigham Young e o estudante de doutorado Rydge Mulford se uniram ao tecnólogo da NASA Vivek Dwivedi para desenvolver o projeto de um sistema tridimensional, radiador dobrável, inspirado na arte de dobrar papel. Ainda no início de seu desenvolvimento, Iverson e Mulford estão experimentando formatos diferentes para determinar qual configuração funcionaria melhor como radiador. Crédito:Brigham Young University
A antiga arte japonesa de dobrar papel inspirou o projeto de um radiador "inteligente" potencialmente pioneiro que um tecnólogo da NASA está desenvolvendo para remover ou reter o calor em pequenos satélites.
Vivek Dwivedi, um tecnólogo do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, juntou-se a alguns pesquisadores da Brigham Young University em Utah para desenvolver um radiador não convencional que se dobraria e se desdobraria, muito parecido com as estruturas de papel com ranhura em V criadas com origami, a arte de transformar um pedaço de papel plano em uma escultura acabada.
Sob a parceria, O professor assistente Brian Iverson da Brigham Young University e o estudante de doutorado Rydge Mulford estão desenvolvendo o projeto de um modelo tridimensional, radiador dobrável, enquanto a Dwivedi está desenvolvendo um revestimento para melhorar as capacidades de derramamento de calor ou conservação do radiador.
Este novo radiador controla a taxa de perda de calor executando manobras de mudança de forma. As mudanças topográficas resultantes poderiam ser alcançadas com materiais sensíveis à temperatura, como fios de músculo ou ligas com memória de forma. Conforme os materiais sensíveis à temperatura sofrem uma mudança na temperatura - causada pela eletrônica da espaçonave ou pela absorção de calor da Terra ou do Sol - o radiador pode mudar automaticamente sua forma para eliminar ou conservar calor.
Quanto mais profundas as dobras ou cavidades, quanto maior for a absorção, explicou Mulford, acrescentando que os cientistas investigaram o uso de cavidades para afetar a perda de calor por quase 100 anos, mas ninguém abordou o desafio dessa maneira. "O origami permite que você altere a profundidade dessas cavidades em tempo real, alterando assim a perda de calor de uma superfície em tempo real, " ele disse.
Tecnólogo Vivek Dwivedi, que está em frente a um reator de pulverização catódica usado para depositar óxido de vanádio em substratos de amostra para teste, está colaborando com pesquisadores da Brigham Young University para desenvolver um radiador ideal para pequenas espaçonaves. Crédito:NASA / W. Hrybyk
Um passo adiante
O time, Contudo, quer levar o conceito um passo adiante.
Dwivedi, Enquanto isso, está trabalhando para desenvolver um revestimento altamente emissivo feito principalmente de óxido de vanádio, um óxido de metal de transição. A ideia de Dwivedi é então aplicar o revestimento especial no radiador de origami. Ele também está investigando seu uso potencial em outros componentes de espaçonaves, incluindo painéis solares.
Em teste, o óxido de vanádio mostrou que faz a transição de um semicondutor para um estado de metal quando atinge 154 graus Fahrenheit. A mudança causa um aumento na emissividade, Disse Dwivedi. Como os satélites encontram mudanças de temperatura altamente flutuantes em órbita, O objetivo de Dwivedi é diminuir a temperatura de transição.
Em colaboração com Raymond Adomaitis, professor da Universidade de Maryland em College Park, Dwivedi planeja reduzir a temperatura de transição aplicando filmes muito finos de prata e titânio ao óxido de vanádio usando pulverização catódica e uma técnica chamada deposição de camada atômica. ou ALD. ALD é executado em um reator de última geração desenvolvido por Dwivedi e Adomaitis. Com ALD, os engenheiros podem literalmente aplicar camadas de tamanhos atômicos de diferentes materiais em estruturas de formatos complexos - da mesma forma que um cozinheiro coloca em camadas diferentes ingredientes para fazer uma frigideira de lasanha.
Combinação Primeira do Tipo
"A combinação de origami e um revestimento à base de óxido de vanádio seria a primeira vez que dois dispositivos diferentes de emissividade variável seriam combinados em uma estrutura, "Disse Iverson. Ao combinar as duas tecnologias, a equipe acredita que pode criar um menor, radiador mais eficiente ideal para uso em CubeSats, espaçonaves minúsculas que estão crescendo em popularidade devido ao seu custo relativamente baixo. Esse radiador, Iverson disse, poderia ser facilmente anexado a qualquer superfície de espaçonave onde o calor precisasse ser rejeitado.
Embora no início de seu desenvolvimento, o radiador de origami não poderia vir tão cedo, particularmente para uso em CubeSats. Os radiadores tradicionais normalmente são planos e pesados, não se prestam à instalação em um satélite medindo apenas dez centímetros de lado.
"Esta abordagem tem o potencial de ser uma virada de jogo em design térmico, "Dwivedi disse." Nosso objetivo é substituir os radiadores tradicionais por outros dinâmicos, período."
