Le professeur assistant de Brigham Young Brian Iverson et le doctorant Rydge Mulford se sont associés au technologue de la NASA Vivek Dwivedi pour faire avancer la conception d'un radiateur pliable, inspiré par l'art du pliage du papier. Encore au début de son développement, Iverson et Mulford expérimentent différentes formes pour déterminer quelle configuration fonctionnerait le mieux comme radiateur. Crédit :Université Brigham Young
L'art ancien du pliage du papier au Japon a inspiré la conception d'un radiateur « intelligent » potentiellement pionnier qu'un technologue de la NASA développe actuellement pour éliminer ou retenir la chaleur sur de petits satellites.
Vivek Dwivedi, un technologue au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a fait équipe avec quelques chercheurs de l'Université Brigham Young dans l'Utah pour faire avancer un radiateur non conventionnel qui se plierait et se déplierait, un peu comme les structures en papier à rainures en V créées avec de l'origami, l'art de transformer un morceau de papier plat en une sculpture finie.
Dans le cadre du partenariat, Le professeur adjoint Brian Iverson de l'Université Brigham Young et le doctorant Rydge Mulford font avancer la conception d'un radiateur pliable, tandis que Dwivedi développe un revêtement pour améliorer les capacités de dissipation de chaleur ou de conservation du radiateur.
Ce nouveau radiateur contrôle le taux de perte de chaleur en effectuant des manœuvres de changement de forme. Les changements topographiques résultants pourraient être obtenus avec des matériaux sensibles à la température comme le fil musculaire ou les alliages à mémoire de forme. À mesure que les matériaux sensibles à la température subissent un changement de température, causé par l'électronique du vaisseau spatial ou l'absorption de la chaleur de la Terre ou du soleil, le radiateur pourrait automatiquement changer de forme pour évacuer ou conserver la chaleur.
Plus les plis ou les cavités sont profonds, plus l'absorption est grande, expliqua Mulford, ajoutant que les scientifiques ont étudié l'utilisation de cavités pour affecter la perte de chaleur pendant près de 100 ans, mais personne n'a abordé le défi de cette manière. "L'origami permet de modifier la profondeur de ces cavités en temps réel, modifiant ainsi la perte de chaleur d'une surface en temps réel, " il a dit.
Technologue Vivek Dwivedi, qui se tient devant un réacteur de pulvérisation utilisé pour déposer de l'oxyde de vanadium sur des échantillons de substrats à tester, collabore avec des chercheurs de l'Université Brigham Young pour développer un radiateur idéal pour les petits engins spatiaux. Crédit :NASA/W. Hrybyk
Un pas en avant
L'équipe, cependant, veut pousser le concept un peu plus loin.
Dwivedi, pendant ce temps, travaille à la mise au point d'un revêtement hautement émissif composé principalement d'oxyde de vanadium, un oxyde de métal de transition. L'idée de Dwivedi est d'appliquer ensuite le revêtement spécial sur le radiateur en origami. Il étudie également son utilisation potentielle sur d'autres composants d'engins spatiaux, y compris les panneaux solaires.
En test, l'oxyde de vanadium a montré qu'il passe d'un état semi-conducteur à un état métallique lorsqu'il atteint 154 degrés Fahrenheit. Le basculement provoque une augmentation de l'émissivité, dit Dwivedi. Parce que les satellites rencontrent des changements de température extrêmement fluctuants en orbite, L'objectif de Dwivedi est d'abaisser la température de transition.
En collaboration avec Raymond Adomaitis, professeur à l'Université du Maryland à College Park, Dwivedi prévoit d'abaisser la température de transition en appliquant des films très minces d'argent et de titane sur l'oxyde de vanadium par pulvérisation cathodique et une technique appelée dépôt de couche atomique, ou ALD. L'ALD est réalisée dans un réacteur à la pointe de la technologie développé à la fois par Dwivedi et Adomaitis. Avec ALD, les ingénieurs peuvent littéralement appliquer des couches de taille atomique de différents matériaux sur des structures aux formes complexes, un peu comme un cuisinier superpose différents ingrédients pour faire une casserole de lasagne.
Combinaison unique en son genre
"La combinaison de l'origami et d'un revêtement à base d'oxyde de vanadium serait la première fois que deux dispositifs à émissivité variable différents ont été combinés en une seule structure, " a déclaré Iverson. En combinant les deux technologies, l'équipe pense qu'elle peut créer un plus petit, radiateur plus efficace idéal pour une utilisation sur CubeSats, minuscules engins spatiaux qui gagnent en popularité en raison de leur coût relativement faible. Un tel radiateur, Iverson a dit, pourrait être facilement attaché à n'importe quelle surface de vaisseau spatial où la chaleur devait être rejetée.
Au début de son développement, le radiateur en origami ne pouvait pas venir trop tôt, en particulier pour une utilisation sur CubeSats. Les radiateurs traditionnels sont généralement plats et lourds, ne se prêtant pas à une installation sur un satellite mesurant aussi peu que quatre pouces de côté.
"Cette approche a le potentiel de changer la donne dans la conception thermique, " a déclaré Dwivedi. "Notre objectif est de remplacer les radiateurs traditionnels par des radiateurs dynamiques, période."
