5月30日,美国发射了自2011年以来的第一艘载人飞船,创造了历史。大约19个小时后,SpaceX载人飞船“龙”号太空舱与国际空间站对接,美国宇航局宇航员鲍勃·本肯和道格·赫尔利安全登上空间站。阿克伦大学(UA)在15年前开始的这项任务中发挥了至关重要的作用,其中包括将第一艘私人拥有和操作的航天器送入轨道。
任何航天器要成功地与距地球250多英里的空间站对接,都需要独特的对接硬件。空间站的许多合作伙伴都参与了设计,使不同的航天器能够与轨道实验室对接。标准的对接硬件包括一个关键的弹性体密封,以保持航天器和空间站内的可呼吸氧气,这样宇航员就可以安全地转移自己和货物。
大约15年前,NASA认识到它需要一种新的对接系统密封设计,因此它与UA、托莱多大学、Parker Hannifin、Vantage Partners和俄亥俄航空航天研究所签订了合同,为NASA及其合作伙伴开发一种坚固的密封。这种能够满足新要求的密封件最初是由UA机械工程实践副教授Christopher Daniels博士提出的。
丹尼尔斯说:“我很高兴能够为载人太空旅行做出贡献。”“当这个项目开始的时候,我们不知道海豹的第一次载人任务会有今天的重要性。”
密封件直径约为4英尺,适合宇航员用来在“龙”号太空舱和空间站之间移动的隧道。它必须能够在有限的锁定强度下从对接系统中挤压出来,而且无论它保持连接多长时间,都不能太粘。海豹必须能够在寒冷的真空空间中生存。当然,密封件不能泄漏。目标是将泄漏的空气限制在每天不超过一个小咖啡罐。
“我们开始研究能够在恶劣的太空环境中生存的不同材料。丹尼尔斯说。“在项目的早期,我们对一分钱大小的密封件进行了测试。随着测试变得越来越复杂,测试密封的尺寸也越来越大。我们在代表航天器飞行环境的条件下展示了全尺寸密封件。”
bet365官网航空航天研究所的Nicholas Penney(左)和UA的Christopher Daniels博士正在进行一项测试,以测量在极端工作温度范围(-40到+122华氏度)下全尺寸密封件的泄漏率。图片来源:NASA
该团队进行了1000多次测试,以证明该设计可以满足NASA的要求。
丹尼尔斯说:“我们必须证明这种密封可以在很宽的温度范围内工作。”“我们证明,在前往空间站并暴露于太空中遇到的各种元素之后,密封件仍能正常工作。我们还与美国国家航空航天局合作,证明当航天器与空间站分离时,密封不会粘在空间站上。”
丹尼尔斯得到了亚利桑那大学教职员工的支持,机械工程研究教授Heather Oravec博士;高级研究工程师Janice Mather;Nicholas Garafolo博士,机械工程副教授;Minel“Jack”Braun博士,机械工程特聘教授,以及一些实习生和合作教育学生。
这只海豹于2019年3月首次由SpaceX的无人驾驶Demo-1发射升空。较小的密封件原型已经被发射到太空中,包括一些在空间站上固定了18个月的密封件。这些原型暴露在太空的元素中,并被带回进行测试,以确认材料能够经受住太空的严酷考验。
SpaceX的Crew Dragon太空舱从美国宇航局肯尼迪航天中心发射,近51年前,阿波罗11号的机组人员曾在同一发射台登上月球表面。宇航员Behnken和Hurley预计将在空间站停留六周到四个月,与美国宇航局的一名宇航员和两名俄罗斯宇航员一起帮助进行研究,这两名宇航员于4月通过俄罗斯联盟号MS-16宇宙飞船被送往空间站。
媒体联系:Alex knise, 330-972-6477或aknisely@uakron.edu。