Experimento espacial na chaminé de um incinerador de resíduos… Construindo uma torre suspensa com gravidade zero em Asan

Parque de Ciências Ambientais de Asan/Cidade de Asan

Um centro de pesquisa científica espacial que recria um ambiente sem gravidade foi construído na cidade de Asan, província de Chungcheong do Sul. Espera-se que surja como uma infra-estrutura chave para a ciência espacial coreana, porque é capaz de realizar pesquisas de reacendimento para enviar o veículo de lançamento da próxima geração, o sucessor do veículo de lançamento coreano Noriho, para o espaço profundo, bem como para a medicina espacial. Experimentos.

Baek Seung-hwan, pesquisador sênior do Instituto de Pesquisa Aeroespacial da Coreia, disse na Sociedade Coreana de Microgravidade realizada em Hana Square, Universidade da Coreia, Anam-dong, Seongbuk-gu, Seul, no dia 23 do mês passado. queda livre de uma altura de 120 metros na Torre Verde do Parque de Ciência Ambiental Asan em Chungcheongnam-do.”

O espaço é um ambiente hostil, com pouca gravidade e radiação proveniente do Sol e de corpos celestes distantes. Para realizar a exploração tripulada da Lua e de Marte, precisamos saber quais mudanças ocorrem nos humanos, animais e plantas no espaço. Cientistas conduzem pesquisas na Estação Espacial Internacional (ISS), que orbita no espaço. Recentemente, vários estudos estão sendo realizados para descobrir novos medicamentos e materiais, estudando as alterações às quais as células e os materiais estão expostos.

Drop Tower é um dispositivo experimental que cria um ambiente sem gravidade na Terra, não em uma estação espacial. Deixar cair um objeto de um lugar alto cria instantaneamente um ambiente sem peso dentro do objeto. Quando um objeto cai livremente à medida que a gravidade da Terra acelera, seu peso desaparece e ele acaba flutuando no ar como um astronauta.

Um pesquisador da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) conduz um experimento lançando um grande feixe experimental de uma torre de lançamento no Glenn Research Center, em Ohio, EUA. /NASA

◇ Experimento de gravidade zero para desenvolver um foguete reciclado

Na torre de lançamento, o Instituto de Pesquisa Aeroespacial da Coreia planeja desenvolver tecnologia de reinicialização para veículos de lançamento de próxima geração que serão usados ​​para explorar a Lua entre 2030 e 2032. A reignição do veículo lançador é uma técnica que desliga e liga o motor novamente e é usada ao enviar um veículo lançador ao espaço profundo ou ao reentrar na Terra. Esta tecnologia também é necessária para veículos de lançamento reciclados como o Falcon 9 da SpaceX. Atualmente, a Coreia só possui a tecnologia para ligar motores na Terra.

O propelente criogênico, que é combustível de foguete, é injetado no motor em estado uniforme no solo. No entanto, a situação é diferente em um ambiente de gravidade zero. Quando o propulsor líquido e o gás que mantém a pressão do tanque se misturam e fervem, aparecem bolhas. Se estas bolhas de gás se misturarem com o motor, o desempenho irá deteriorar-se ou parar. A SpaceX, que fornece o maior serviço de lançamento do mundo, também sofreu uma falha devido ao mesmo problema nos estágios iniciais do desenvolvimento do Falcon 9.

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Para desenvolver a tecnologia de ignição, primeiro precisamos saber como os propelentes líquidos reagem no ambiente espacial. Mas transportar um dispositivo experimental em um veículo de lançamento espacial como o Noori e conduzir um experimento no espaço requer um orçamento enorme. Também é difícil realizar experimentos repetidamente. Uma alternativa é uma instalação de teste em ambiente de gravidade zero, como uma torre suspensa.

Na Coreia, há uma torre suspensa instalada pela Space Lintech em um poço vertical na Mina de Ferro Handeok em Gyeongseon, Gangwon-do. Embora seja uma grande instalação com profundidade de 500 metros, não há muitas instalações auxiliares de pesquisa nas proximidades. Em 2022, o Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) anunciou planos para construir uma torre suspensa no Massachusetts General Hospital (MGH) da Harvard Medical School e no Cheonggna Medical Campus na Zona Econômica Livre de Incheon, mas isso ainda não foi realizado. .

Enquanto procurava por um local para uma torre suspensa em uma área próxima à sua sede em Daejeon, o Instituto de Pesquisa de Aviação da Coreia encontrou a Torre Verde Asan. Um parque ecológico ecológico foi construído na estação local de tratamento de resíduos e esgoto estabelecida em Asan, e a chaminé do incinerador de resíduos com 150 metros de altura foi convertida em um observatório. Os pesquisadores perceberam que o centro da torre estava vazio do andar superior ao inferior e propuseram a criação de uma torre suspensa para a cidade de Asan. A cidade de Asan também apoiou activamente a criação de um centro de investigação espacial, afirmando que poderia criar sinergia com os parques de investigação circundantes.

A torre de pouso construída pelo Instituto de Pesquisa Aeroespacial da Coreia tem 120 metros de altura, tornando-a a terceira mais alta depois da NASA e de Bremen, na Alemanha. Uma instalação de equipamentos de queda livre e um laboratório foram instalados no andar superior, e uma instalação de isolamento para receber equipamentos de teste de queda foi instalada no subsolo. “Embora o tempo que leva para cair seja de até 4 segundos, podemos realizar vários experimentos que requerem um ambiente de gravidade zero, bem como pesquisas de reignição”, disse o pesquisador principal Lee Sang-yu.

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O Instituto de Pesquisa Aeroespacial da Coreia planeja assinar um acordo com a cidade de Asan em junho próximo e fornecer serviços de piloto para empresas e institutos de pesquisa locais. Além das estações espaciais, um ambiente sem gravidade pode ser criado em satélites, aeronaves parabólicas, foguetes e torres de lançamento. As torres de pouso são uma alternativa, principalmente para empresas em fase inicial de pesquisa ou que não possuem custo para lançamento ao espaço.

Bolhas se formam no oxidante de oxigênio líquido do segundo estágio de um foguete SpaceX Falcon 9 durante o processo de reacendimento. /EspaçoX

◇Laboratórios farmacêuticos também estão migrando para o espaço

Espera-se que a torre suspensa se torne uma infraestrutura importante para pesquisadores espaciais nacionais e empresas espaciais. Isso ocorre porque o número de empresas e institutos de pesquisa que tentam realizar experimentos em gravidade zero no exterior continua a aumentar. Além de empresas aeroespaciais tradicionais, como Boeing e Lockheed Martin nos Estados Unidos, novos fabricantes aeroespaciais conceituais, como Made in Space e Nanolax, também estão descobrindo novas tecnologias conceituais de fabricação usando impressão 3D na estação espacial.

As empresas farmacêuticas também se aventuram no espaço em busca de novos medicamentos num ambiente de gravidade zero. A empresa espacial norte-americana Varda Aerospace Industries lançou o Winnebago 1, um satélite experimental científico em forma de cone, no espaço em junho do ano passado e recentemente conseguiu recuperá-lo. Este satélite está equipado com um dispositivo experimental para cultivar cristais de proteína do medicamento Ritonavir, um medicamento contra a AIDS da empresa farmacêutica americana Pfizer.

A empresa americana Merck também realizou experimentos no espaço para encontrar uma forma de fabricar o medicamento para imunoterapia contra o câncer Keytruda por meio de injeção subcutânea. A Gilead Sciences conduziu experiências na estação espacial para encontrar condições que aumentassem a segurança do remdesivir, um tratamento para a COVID-19.

As empresas farmacêuticas locais também estão realizando experiências científicas espaciais. A Brax, cofundada por Boryeong e pela empresa espacial norte-americana Axiom Space, está promovendo projetos de apoio ao lançamento orbital de experimentos científicos espaciais para empresas nacionais e estrangeiras e pesquisadores de ciências espaciais a partir deste ano. Boryeong abriu a competição “Care in Space (CIS)” para descobrir startups de saúde espacial em 2022, e vem realizando a competição “Human in Space (HIS)” desde o ano passado, expandindo o espaço e a vida humana como um campo de avanço de negócios.

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“Este ano, adicionamos financiamento de lançamento orbital para apoiar experimentos científicos espaciais pela primeira vez”, disse Lim Dong-joo, CEO da Bracks “Planejamos realizar todo o processo de lançamento em conjunto através da Axiom Space”.

Park Chan-hyum, professor da Hallym University College of Medicine, propôs um plano para usar satélites, incluindo CubeSats (pequenos satélites), como plataformas para experimentos científicos na Sociedade Coreana de Microgravidade, realizada na Universidade da Coreia em Seongbuk-gu, Seul, no 23º. /Park Geun Tae

◇Os satélites também estão evoluindo para laboratórios espaciais

Nesta conferência, também foram apresentadas outras infra-estruturas para experiências científicas espaciais que estão a ser promovidas na Coreia. Park Chan-hyum, professor da Faculdade de Medicina da Universidade Hallym, propôs um plano para usar os satélites como laboratórios científicos. A ideia é construir um pequeno laboratório espacial, colocando equipamentos experimentais de ciências biológicas, computadores de processamento de dados e equipamentos de comunicação em um satélite.

A equipe do professor Park planeja enviar equipamentos experimentais vitais ao espaço em junho, usando um veículo de lançamento da Periphera Aerospace, uma empresa local de veículos de lançamento. Também estamos buscando um plano para colocar um sistema de bioimpressão 3D que irá cultivar células usando células-tronco em um CubeSat (pequeno satélite) medindo 34 cm de largura, 22 cm de comprimento e 10 cm de altura até novembro de 2025 e colocá-lo em órbita espacial à distância. de 700 km. . Também começamos a desenvolver satélites maiores que os CubeSats e que podem retornar à Terra. Este satélite, que retornará à Terra em 2027, pretende realizar pesquisas sobre cultura e análise do glioblastoma.

Em 2019, o Professor Park enviou equipamentos experimentais para a estação espacial em cooperação com a Universidade da Pensilvânia. Ele disse: “Os experimentos na estação espacial são caros, mas todos os resultados devem ser apresentados aos estados membros da estação espacial que conduziram pesquisas conjuntas”. Ele acrescentou: “Ao usar satélites, os custos são baixos e pesquisas independentes podem ser realizadas exclusivamente localmente”. Tecnologia”, disse ele.

Materiais de referência

Acta Astronáutica (2023), DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.10.012

Jornal da Sociedade Coreana de Engenharia de Propulsão (2021), DOI: https://doi.org/10.6108/KSPE.2021.25.4.078

Ciências Aplicadas (2020), DOI: https://doi.org/10.3390/app11010068

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