¿Cómo logran las naves espaciales tripuladas una conexión hermética durante el acoplamiento?

Otra pregunta me recordó lo difícil que es construir equipos herméticos como cámaras de vacío a partir de varias piezas. Atracar o atracar naves espaciales/módulos de estaciones espaciales es una tarea bastante similar, solo que con un gradiente de presión inverso. Me pregunto cómo funcionan los sellos .

Al atornillar dos piezas de una cámara de vacío , puede elegir entre varios materiales en términos de sellos según la calidad deseada del vacío . Para un vacío ultraalto, el cobre es bastante común. Pero los anillos de cobre solo se pueden usar una vez ( junta de cobre frente a brida con filo de cuchillo ), por lo que deben cambiarse cada vez que abra una brida en particular. Para un vacío alto/medio, se puede trabajar con vitón /goma barata. El vitón y el caucho se pueden usar varias veces, pero incluso esto tiene límites.

Transbordador espacial - APAS-95Este es un mecanismo de acoplamiento APAS-95 , montado en un transbordador espacial. Puedes ver claramente los dos anillos marrones.

ISS/Kibo - CBM pasivoEsta es una interfaz pasiva de un mecanismo de atraque común que se encuentra en Kibo en la ISS. Básicamente hay tres anillos, hechos de algún material marrón.

Hay algunos aspectos interesantes sobre esos anillos en el espacio, que me dan curiosidad. Aparentemente, se pueden reutilizar con bastante frecuencia. Recuerde, con qué frecuencia, por ejemplo, los módulos en la estación espacial MIR se reorganizaron y, por lo tanto, se desacoplaron y se acoplaron nuevamente. Además, este material permanece en el espacio (y en el vacío) durante mucho tiempo, mientras que no parece degradarse significativamente (por desgasificación, etc.).

¿Qué materiales se utilizan y se han utilizado en este contexto? ¿Cuáles son sus límites ? ¿Cuántos ciclos de acoplamiento/desacoplamiento pueden manejar? ¿Cuán herméticos son esos sellos en términos numéricos (p. ej., pérdida de aire en kg por día)?

Considere también los sistemas de acoplamiento del segmento ruso. ¿Cuántos acoplamientos Progress, ATV y Soyuz ha habido ahora? Probablemente, el uso más alto es el que está al final de Zarya, donde atracan los vehículos todo terreno.
@geoffc Hmm, en realidad, Soyuz, ATV y Progress traen sus propios sellos, siendo la parte activa del sistema de acoplamiento. El puerto de acoplamiento en la parte posterior de Zarya es la parte pasiva sin su propio sello.
Ese es en realidad un enfoque bastante elegante entonces. La parte que se desgasta, es la que traes y desechas cada vuelo. Inteligente.

Respuestas (1)

El material utilizado para el sello es caucho de silicona.

Ejemplos de materiales considerados para NDS iLIDS son:

  • Parker S0383-70 (como parte del producto Gask-O-Seal)
  • Esterline ELA-SA-401

El caucho de silicona es la única clase de material de sellado elastomérico calificado para vuelos espaciales que funciona en el rango de temperatura esperado. NASA Glenn ha probado tres elastómeros de silicona para tales aplicaciones de sellos: dos proporcionados por Parker (S0899-50 y S0383-70) y uno de Esterline (ELA-SA-401). Se examinaron los efectos del oxígeno atómico (AO), la radiación UV y de partículas de electrones y el vacío sobre las propiedades de estos tres elastómeros. Las propiedades críticas del sello, como fugas, adhesión y deformación por compresión, se midieron antes y después de exposiciones espaciales simuladas. Se determinó que la silicona S0899-50 no era adecuada para aplicaciones de sellos de espacios extendidos debido a la alta adhesión y la intolerancia a los rayos UV, pero los sellos S0383-70 y ELA-SA-401 fueron adecuados.

Fuente: Efectos del entorno espacial en los materiales de sellado de silicona (PDF)

El metal de la interfaz es aluminio. NDS IDD especifica el recubrimiento de conversión química MIL-DTL-5541 Tipo 1, Clase 3 (que contiene cromo hexavalente Cr (VI)) sobre el metal.

iLIDS está diseñado para resistir 70 ciclos de acoplamiento/desacoplamiento en modo pasivo (20 en tierra y 50 en el espacio) y 24 ciclos en modo activo (en una nave espacial) (20 en tierra, 4 en el espacio).

El límite de fuga se especifica de la siguiente manera:

  • iLIDS a iLIDS: fuga máxima de 0,0011 kg de aire seco/día con una presurización del vestíbulo de 101 kPa y una presión de vacío externa cuando se acopla.
  • iLIDS al vehículo: fuga máxima de 0,0004 kg de aire seco/día con una presurización del vestíbulo de 101 kPa y una presión de vacío externa cuando se acopla.

La tasa de fuga está determinada por dos factores activos:

  • Oxígeno atómico en LEO
  • La radiación ultravioleta del sol

Fuente: Especificación de requisitos técnicos del sistema internacional de acoplamiento de bajo impacto (iLIDS) (PDF)

Gracias por la respuesta, esto es bastante interesante. LIDS es básicamente un sistema futuro. ¿Qué pasa con las cosas que están en el espacio en este momento (o en un pasado no muy lejano)?
Cauchos de fluor-siloxano con rellenos de óxido de cadmio (CdO).
respuesta espectacular!
¿Cómo logran las naves espaciales tripuladas una conexión hermética durante el acoplamiento?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v