Из-за экстремально низких температур космического вакуума (-270°C) сохранение жидкого водорода и кислорода в космосе или на других планетах представляет неожиданную трудность. Тепло от солнечного излучения, работы бортовых систем и даже остаточного тепла ракеты способны нагревать баки и испарять топливо. На орбитах Земли и Луны это влечет за собой миллионы долларов убытков и угрожает миссиям, а при подготовке к полетам на Марс делает хранение топлива в течение месяцев или даже лет практически невозможным.
В Хантсвилле (штат Алабама) на протяжении 90 дней проходит проверку решения, основанного на двухступенчатом активном охлаждении. Новая технология использует два независимых контура с циркулирующим гелием, охлажденным до -253°C и -183°C соответственно. Один из контуров находится внутри многослойного алюминиевого теплового экрана, окружающего топливный бак и препятствующего проникновению внешнего тепла. Второй контур непосредственно контактирует со стенками бака, поддерживая стабильную температуру топлива.
Руководитель проекта Cryogenic Fluid Management Кэти Хенкель указывает: в продолжительных миссиях сбрасывать испарившийся водород нельзя — потеря топлива недопустима. Технология активного охлаждения позволяет стабильно хранить топливо не только во время полёта, но и на поверхности других тел Солнечной системы.
Криогены сейчас используются в миссиях длительностью до недели, например, при запуске тяжелых ракет. Для межпланетных экспедиций этот срок недостаточен: баки делают большими с запасом на испарение, что повышает массу и цену миссии. Технология, проходящая испытания, направлена на устранение этой проблемы.
Технологическая программа NASA Technology Demonstration Missions включает криогенное управление жидкостями, объединяющее более двадцати проектов по хранению, подаче и контролю топлива. Центр Маршалла и Исследовательский центр Гленна в Кливленде занимаются совместной разработкой этой технологии.
Тесты продолжатся до сентября. Успешное их завершение станет важным шагом к пилотируемым полётам в дальний космос, где необходимость хранить сотни килограммов жидкого водорода и кислорода не недели, а месяцы — уже не вопрос будущего, а инженерное требование.