L’espace est un endroit difficile à vivre. Les gens se plaignent en ligne que le temps du Texas passe de chaud à glacial en quelques jours ou quelques heures (et peut-être même affiche le temps qui appartient aux quatre saisons en une semaine), mais à quelques centaines de kilomètres au-dessus de l’État, les fluctuations sont encore plus sauvages. Près de la Terre, l’espace orbital peut être aussi froid que 100-150 degrés en dessous de zéro à l’ombre, mais au-delà du point d’ébullition à la lumière du soleil.
Mais, les gens dans des vaisseaux spatiaux, dans des combinaisons spatiales ou même sur la Station spatiale internationale ne meurent généralement pas de ces températures évidemment mortelles. Ainsi, la NASA n’est pas seulement une agence compétente en aéronautique et en espace, mais elle est également très douée pour chauffer et refroidir des choses. La preuve est dans le pudding (ou, le manque d’astronautes congelés/bouillants). De plus, nous ne devrions pas supposer que la NASA a cessé d’inventer des choses lorsque la navette spatiale a été conçue, donc sa technologie HVAC doit encore s’améliorer, n’est-ce pas ?
De nombreuses missions spatiales à venir de la NASA auront besoin de capacités avancées de transfert de chaleur pour que le contrôle thermique nécessaire s’exécute correctement. Plusieurs systèmes s’appuieront sur cette technologie, notamment : des systèmes d’énergie à fission nucléaire pour de futures missions vers des endroits comme la lune et Mars, des pompes à chaleur à compression de vapeur pour soutenir les habitats lunaires et martiens, ainsi que des engins spatiaux à bord eux-mêmes qui fournissent un contrôle thermique et une vie avancée. Support.
Alors, oui, le progrès et l’invention continuent, même pour quelque chose d’aussi ennuyeux que le chauffage, la climatisation et le refroidissement des systèmes spatiaux vitaux.
Une équipe engagée par la NASA développe une technologie de pointe qui permettra non seulement aux systèmes spatiaux de gérer plus efficacement les températures appropriées, mais également de réduire la taille et le poids du matériel associé. Pourquoi? Parce que déplacer du poids dans l’espace coûte cher, il est donc essentiel de réduire le poids.
Je ne sais pas pour vous, mais cela ressemble beaucoup à la technologie dont les véhicules électriques ont besoin. Les batteries (en particulier lors d’une charge rapide) génèrent beaucoup de chaleur, et vous ne pouvez pas installer un système de climatisation géant d’un bâtiment sur un véhicule électrique si vous voulez une autonomie.
L’expérience d’ébullition et de condensation en flux
Une équipe de chercheurs, dirigée par Issam Mudawar et comprenant des experts de l’Université Purdue, a développé l’expérience d’ébullition et de condensation en flux (FBCE) pour permettre des expériences d’écoulement de fluide à deux phases et de transfert de chaleur en microgravité. En utilisant un liquide dont la température est plus basse et en le transformant en vapeur, la chaleur peut être transférée plus efficacement. Lorsque le liquide fourni au canal est sous-refroidi (à une température bien inférieure à l’ébullition), ce processus s’améliore beaucoup. Cette nouvelle technique d’« ébullition en flux sous-refroidi » se traduit par une bien meilleure efficacité de transfert de chaleur que d’autres méthodes et pourrait potentiellement être utilisée pour réguler les températures des systèmes dans l’espace.
Le FBCE a été livré à l’ISS en août 2021 et a commencé à fournir des données d’ébullition en microgravité au début de l’année suivante. Les résultats de ces expériences permettront des conceptions plus efficaces de futurs systèmes spatiaux nécessitant une régulation de la température.
Au profit des gens ici sur Terre
L’une des grandes choses que les sceptiques de la NASA et de SpaceX aiment dire est que l’argent devrait être dépensé pour des choses dont les gens ont besoin sur Terre. Mais, comme c’est souvent le cas (les lunettes de soleil en sont un excellent exemple), la technologie spatiale revient souvent d’où elle vient et est utilisée au profit des personnes ici sur le terrain.
L’un des plus gros problèmes avec la future recharge des véhicules électriques est la puissance impliquée. Tout le monde veut un véhicule électrique qui peut se recharger en cinq minutes, un peu comme une voiture à essence. Mais, pour ce faire, il faudra que nous envoyions beaucoup d’énergie à travers un câble dans la voiture. Mettez suffisamment d’électricité à travers un fil et il commencera à générer beaucoup de chaleur, à moins que vous ne rendiez le câble énorme, épais et lourd. Cela ne fonctionnera pas bien si nous voulons que les gens puissent recharger leurs propres véhicules électriques.
Mais la technologie de la NASA pourrait fournir la réponse.
L’équipe de Mudawar a récemment utilisé les principes d’« ébullition à flux sous-refroidi » qu’ils ont appris des expériences FBCE de la NASA lors de la recharge de véhicules électriques. Avec cette nouvelle technologie, le liquide de refroidissement diélectrique (non conducteur d’électricité) est pompé à travers le câble de charge pour capter la chaleur générée par le conducteur porteur de courant. L’ébullition à flux sous-refroidi permet non seulement à l’équipe de Mudawar de fournir 4,6 fois plus de courant que tout autre chargeur disponible sur le marché aujourd’hui, mais supprime également jusqu’à 24,22 kilowatts de chaleur au total.
Purdue a prouvé qu’un nouveau câble de charge peut fournir 2 400 ampères de puissance, soit bien plus que les 1 400 ampères estimés par la NASA pour recharger une voiture électrique en seulement cinq minutes. Cette technologie nouvellement développée réduit considérablement le temps nécessaire pour recharger un véhicule et pourrait ouvrir la voie à une utilisation beaucoup plus répandue des voitures électriques, en éliminant l’un des gros points de friction soulevés par les opposants.
De plus, le câble est quelque chose que la personne moyenne peut facilement saisir et brancher dans sa voiture.
Ce n’est pas le seul obstacle
De toute évidence, ce niveau de charge rapide n’est pas la seule chose qui empêche la charge de 5 minutes de devenir réalité. La technologie des batteries, l’infrastructure électrique et les bornes de recharge nécessiteront toutes de sérieuses mises à niveau. Toutes ces questions sont cependant traitées par d’autres chercheurs.
L’autre problème est que pour de nombreuses personnes anti-EV, ce n’est qu’une excuse. Vous pourriez offrir une expérience plus facile et meilleure que les voitures à essence de toutes les manières possibles, et ils trouveraient toujours une raison de ne pas accepter le changement. Le changement est difficile et inconfortable, et de nombreuses personnes sont ancrées dans leurs habitudes ou ont des raisons politiques étranges de ne pas faire le changement.
Une question plus importante : est-ce même la bonne approche ?
Bien que le travail de la NASA et de Purdue ici soit très impressionnant, je me demande également si c’est la bonne approche pour la voiture moyenne. Pour certaines applications, en particulier l’aviation, la navigation océanique et les gros véhicules terrestres comme les semi-remorques, la fourniture de ce type d’énergie sera importante pour l’électrification. Mais, si chaque voiture sur la route consommait régulièrement ce type d’énergie, nous aurions de sérieuses questions logistiques, d’infrastructure et environnementales auxquelles répondre.
Personnellement, je ne pense pas que reproduire l’expérience de la voiture à essence avec l’électrique soit un grand objectif. La plupart des charges doivent être effectuées à la maison pendant le sommeil ou au travail à l’énergie solaire lorsque cela est possible, en consommant beaucoup moins d’énergie. La charge rapide doit répondre aux besoins humains et ne devrait se faire que très rarement en cinq minutes. Même lors de voyages en voiture, les gens doivent aller aux toilettes, manger et se dégourdir les jambes pendant quelques minutes. Encourager les gens (probablement par le biais de la tarification, car la recharge ultra-méga-rapide coûtera cher à fournir) à utiliser des options plus lentes lorsque cela est possible rendrait la transition vers les véhicules électriques beaucoup plus facile.
Image sélectionnée fournie par la NASA. L’installation de recharge pour véhicules électriques de l’Université Purdue peut recharger une voiture en cinq minutes. Le câble de charge est refroidi intérieurement par un fluide diélectrique en utilisant une ébullition à flux sous-refroidi. Université Purdue/Jared Pike
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