Les chercheurs de la WSU ont utilisé l'art ancien japonais du pliage du papier pour éventuellement résoudre un défi clé pour les voyages dans l'espace :comment stocker et acheminer le carburant vers les moteurs de fusée.

Les chercheurs ont développé un modèle inspiré de l'origami, vessie de carburant en plastique pliée qui ne se fissure pas à des températures très froides et pourrait un jour être utilisée pour stocker et pomper du carburant. Dirigé par l'étudiant diplômé Kjell Westra et Jake Leachman, professeur agrégé à l'École de génie mécanique et des matériaux, les chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue, Cryogénie .

Le défi de la gestion des carburants a été un facteur limitant important dans les voyages spatiaux, limitant largement les voyages spatiaux à des voyages plus courts pour de grandes quantités de fret ou à de petits satellites pour des missions de longue durée. Au début du programme spatial américain dans les années 1960 et 1970, les chercheurs ont essayé de développer des ballons ronds pour stocker et pomper de l'hydrogène liquide. Ils ont raté. Chaque vessie se brisait ou fuyait alors qu'ils essayaient de la presser aux températures très froides requises pour les combustibles liquides. Les conceptions les plus chaleureuses n'ont duré que cinq cycles.

Les chercheurs ont abandonné l'effort et se sont plutôt appuyés sur des dispositifs de gestion des propulseurs moins idéaux. Les systèmes actuels utilisent des plaques métalliques et le principe de tension superficielle pour gérer les combustibles liquides, mais les systèmes sont lents et ne peuvent écouler les carburants qu'en petites quantités, la taille des réservoirs de carburant et les missions sont donc limitées.

« Les gens essaient de fabriquer des sacs pour le carburant de fusée depuis longtemps, " a déclaré Leachman. " Actuellement, nous ne faisons pas de gros, voyages de longue durée parce que nous ne pouvons pas stocker de carburant assez longtemps dans l'espace."

Grâce à une recherche documentaire, Westra est tombé sur un article dans lequel les chercheurs ont développé des soufflets à base d'origami. Les chercheurs ont commencé à étudier l'origami dans les années 1980 et 1990 avec l'idée d'utiliser ses formes complexes et son comportement mécanique intéressant. Les plis de l'origami répartissent les contraintes sur la matière, le rendant moins susceptible de se déchirer. À l'aide d'un mince, Feuille de plastique Mylar, Westra et ses collaborateurs du laboratoire Hydrogen Properties for Energy Research ont décidé d'appliquer la conception qu'il a vue pour développer une vessie à combustible.

"Les meilleures solutions sont celles qui sont déjà toutes faites et que vous pouvez ensuite transférer sur ce sur quoi vous travaillez, " dit Westra.

N'ayant jamais essayé l'origami auparavant, il a dit qu'il a fallu quelques essais et quelques heures avec une vidéo Youtube pour comprendre comment plier le soufflet. Une fois qu'il l'a plié, il l'a testé dans de l'azote liquide à environ 77 degrés Kelvin. Les chercheurs ont découvert que la vessie peut être comprimée au moins 100 fois sans se rompre ni fuir par temps froid. Ils ont depuis démontré les soufflets à plusieurs reprises, et il n'a toujours pas de trous.

"Nous pensons avoir résolu un problème clé qui retenait tout le monde, " Leachman a déclaré. "Nous sommes un peu excités à ce sujet."

Les chercheurs commencent maintenant à effectuer des tests plus rigoureux. Ils prévoient de faire des tests avec de l'hydrogène liquide, évaluer dans quelle mesure ils peuvent stocker et expulser le carburant et comparer les débits de leur vessie avec les systèmes actuels. Westra a récemment reçu une bourse d'études supérieures de la NASA pour poursuivre le projet.

« Le succès de Kjell est un exemple parfait d'excellents étudiants de la WSU qui étudient ce qui existe et se trouvent ensuite au bon endroit au bon moment pour y arriver, " a déclaré Leachman.