¿Por qué el espectrómetro magnético alfa (AMS) de la ISS utiliza dióxido de carbono como refrigerante?
UH oh
Los astronautas de Spaceflight Now terminan las reparaciones del detector de rayos cósmicos de la estación espacial dice:
Originalmente diseñado para funcionar durante solo tres años, el AMS anotó ocho años de funcionamiento antes de quedar marginado por las fallas secuenciales de cuatro bombas de refrigerante de dióxido de carbono . El sistema de refrigeración es lo que permite que los detectores AMS alcancen los niveles de sensibilidad requeridos.
Para reparar el sistema y prolongar la vida útil del instrumento hasta el final del programa de la estación, los ingenieros desarrollaron un plan de cuatro caminatas espaciales para instalar un módulo personalizado de 350 libras que contiene cuatro bombas y un depósito de refrigerante de dióxido de carbono fresco .
El AMS no fue diseñado para recibir servicio en el espacio, lo que hace que el trabajo sea particularmente desafiante. Pero durante las caminatas espaciales del 15 y 22 de noviembre pasados y el 2 de diciembre, Morgan y Parmitano abrieron el AMS, quitaron el aislamiento, cortaron ocho líneas de refrigerante, instalaron el nuevo módulo de bomba y empalmaron o "reemplazaron" las líneas de refrigerante en su lugar.
Preguntas:
- ¿Se usa el dióxido de carbono para enfriar los detectores, o el imán superconductor, o ambos, o ninguno?
- ¿Estas bombas son compresores de gas o fluye CO2 líquido real?
- ¿Por qué dióxido de carbono? Esto me suena un poco exótico. El freón o el amoníaco se pueden usar para enfriamiento y refrigeración general y el helio líquido generalmente se usa para imanes superconductores.
Recortado de Cómo funciona el espectrómetro magnético alfa de caza de antimateria (Infografía)
Respuestas (2)
asdfex
1) No hay imán superconductor en AMS-2. Esto habría requerido enfriamiento con helio líquido, lo que resultaría en una vida útil limitada de solo 3 años debido a la evaporación del helio. En su lugar, utilizaron un imán normal de tierras raras. Tiene una intensidad de campo más baja y es más pesado, pero no requiere energía ni refrigeración. El enfriamiento en AMS-2 es solo para la electrónica y los detectores. Todos ellos no necesitan temperaturas especiales, por lo general funcionan ligeramente por debajo de la temperatura ambiente. Es probable que un instrumento de este tipo en la Tierra pueda funcionar solo con refrigeración por aire.
2) El enfriamiento de CO2 para AMS-2 es un sistema de dos fases: el CO2 líquido se bombea al detector, se evapora a medida que se calienta y transporta el calor a los radiadores.
3) El CO2 es un refrigerante bien conocido, utilizado en los primeros dispositivos de refrigeración. Durante mucho tiempo no se usó en gran medida, pero dado que muchos de los refrigerantes sintéticos tradicionales se han eliminado gradualmente en la actualidad, se convirtió en una opción bastante prometedora para los refrigerantes alternativos. La gran ventaja del CO2 es que es uno de los pocos refrigerantes no tóxicos disponibles.
En muchos lugares, el CO2 proporciona un enfriamiento más eficiente y compacto en comparación con, por ejemplo, el amoníaco. Una desventaja es que tiene que funcionar a alta presión (el CO2 no obtiene líquido por debajo de 5 bar de presión y 30 y más bar son comunes). Por otro lado, la capacidad de transporte de calor es alta y la viscosidad es baja, lo que da como resultado un tamaño pequeño.
Hay una publicación de 2002 que detalla algunas de las ventajas de usar CO2 como refrigerante: Demostración de viabilidad de un circuito de enfriamiento de CO2 de dos fases bombeado mecánicamente para el experimento del rastreador AMS-2
Mármol Orgánico
Respuesta complementaria a esta excelente porque a) me gustan los esquemas yb) descargué un montón de información hace un tiempo anticipándome a las preguntas de AMS EVA que aún no se han hecho.
El sistema de refrigeración:
Explicación del ciclo de enfriamiento de CO2:
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UH oh
asdfex
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Mármol Orgánico
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