NASA’nın Ay’da sürdürülebilir bir varlık oluşturma ve insanları Mars’a gönderme çabaları, Ay’daki doğal kaynakları kullanarak roket yakıtı üreterek hem Ay hem de Mars yüzeylerinde iniş araçlarını yeniden doldurmanın daha kolay hale getirilebileceği anlamına gelmektedir.
Gelecekteki astronotlar, Ay’a iniş yaptıktan sonra yakıtı tamamlayabilecekler, tıpkı aile tatili yolculuğunda benzini doldurmak gibi. Bu, gelecekteki Ay iniş araçlarının, Dünya’dan fırlatmada dönüş yolculuğu için yakıt taşımak zorunda kalmadan daha hafif ve daha ucuz olmasını sağlayacaktır.
Bu mümkün hale getirebilecek teknoloji, Kaliforniya’nın Edwards kentinde bulunan NASA Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi’nde geliştirildi. Bu teknoloji FOSS (Fiber Optik Sensör Sistemi) adını taşıyor ve Ay yüzeyinde yapıldığı gibi oksijeni sıvılaştırmak için tasarlanmış bir sistemin testleri sırasında sıcaklık ölçümleri aldı. Bu testler, NASA’nın Cleveland’daki Glenn Araştırma Merkezi’nde gerçekleştirildi ve FOSS, sıcaklıkları eksi 297 Fahrenheit dereceye kadar soğuyan ve sıvı hale geçen oksijen tankının içinde takip etti.
FOSS, insan saçının kalınlığında uzun fiber optik telleri kullanarak binlerce sıcaklık, gerilme ve diğer misyon güvenliği için kritik bilgileri almak için kullanılıyor. Daha önce böyle verileri toplamak ve iletmek için kaba teller ve sensörler gerekiyordu. İlk olarak uçaklar için geliştirilen NASA Armstrong’un FOSS ekibi, teknolojiyi uzay görevleri de dahil olmak üzere diğer kullanımlar için uyarlamaktadır.
2018 yılında NASA Armstrong araştırmacıları, sıvı oksijen üretim sistemi yaratma çabası olan CryoFILL için FOSS sistemini geliştirmeye başladı.
“Isı ölçümü için fiber kullanıyorduk, ancak sıvı oksijen testleri alanında değil,” dedi elektronik mühendisi ve NASA Armstrong’un FOSS portföy proje yöneticisi Patrick Chan. “Bu aşırı soğuk sıcaklıklar için uygun bir sensör geliştirmemiz gerekti.”
FOSS ekibi, fiberi soğuktan korumak ve saf oksijen atmosferinde kullanılmasını güvenli hale getirmek için güçlü, balmumu yapılı, yanmayan sentetik malzemeden yapılmış bir destek kılıfı üretti. Ancak bu, sıvı oksijenin sıcaklıklarını izlemek için gereken hassasiyeti sağlamaya izin verdi. Ekip, FOSS sensörlerini sıvı azot kullanarak test etti ve daha sonra bu sensörleri test kurulumu için NASA Glenn’e gönderdi.
CryoFILL testi, depolama kapasitesi 528 galona kadar olan 77 inç yüksekliğinde bir tank kullanarak yapıldı. Deneyler, 330 sensörlü 140 inçlik bir FOSS telini içeriyordu. Deneylerde ayrıca silikon diyotlar ile ikinci bir sıcaklık ölçüm sistemi de kullanıldı.
40’tan fazla sıvılaştırma testi, akış hızı ve tank basınçlandırma hızları gibi çeşitli parametreler incelenerek birkaç ay boyunca gerçekleştirildi. Bireysel testler 24 saatten 200 saate kadar (yaklaşık sekiz gün) sürebiliyordu.
Chan, FOSS sisteminin performansından etkilendiğini söyledi. CryoFILL projesi ek testlerle devam ederse, daha fazla optik fiber, sıvı oksijen üretim tankına daha fazla veri sağlamak için kurulacaktır.
CryoFILL, NASA’nın Uzay Teknolojisi Misyon Direktörlüğü’ndeki Teknoloji Gösteri Görevleri programının Kriyojenik Akış Yönetimi Portföy Projesinin bir parçasıdır.