The Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) není jen největší a nejsofistikovanější výzkumné zařízení na oběžné dráze, jaké kdy bylo postaveno, je to pravděpodobně nejdůležitější výzkumné zařízení, které máme. Díky svým špičkovým zařízením a mikrogravitačnímu prostředí je ISS schopna provádět lukrativní experimenty, které vedou k pokroku v astrobiologii, astronomii, medicíně, biologii, kosmickém počasí a meteorologii a vědě o materiálech.
Bohužel, náklady na přepravu experimentů na az ISS jsou poměrně drahé a něco, co je v současné době schopna udělat jen hrstka vesmírných agentur. Chcete-li to řešit, Japonská agentura pro letecký průzkum (JAXA) a Tiger Corporation se v roce 2018 spojila s cílem vytvořit nový typ kontejneru, který by snížil náklady na vracení vzorků na Zemi. S úspěchem svého původního návrhu se JAXA a Tiger snaží vytvořit znovu použitelnou verzi, která umožní pravidelné návraty vzorků z ISS.
Tiger je mezinárodní společnost založená v roce 1923 se sídlem v Ósace v Japonsku, která se specializuje na vakuové izolace a související technologie. Tato technologie, kterou společnost po desetiletí používá k výrobě izolovaných lahví na vodu, má také uplatnění pro průzkum vesmíru. V posledních letech JAXA začala zkoumat technologii k vytvoření skladovacích kontejnerů, které by mohly udržet experimentální vzorky v chladu během jejich návratu na Zemi.
Nástin poslání malé regenerační kapsle vyvíjené společností JAXA. Kredit: JAXA
V září 2018 uvedla společnost JAXA na trh Kounotori 7 (HTV-7) mise, sedmý let Přepravní vozidlo H-II (HTV). Při přepravě zásob na ISS se společnost JAXA rozhodla využít tento let k ověření nové metody přepravy vzorků proteinových krystalů (které byly součástí růstového experimentu prováděného v japonském laboratorním modulu Kibo) zpět z ISS.
Toto sestávalo z a speciální nádoba na vzorky (NPL-A100) společně vyvinutý JAXA a Tiger, který byl umístěn uvnitř Malá re-entry kapsle HTV (HSRC). Vzhledem k tomu, že kapsle pro návrat byla příliš malá na to, aby se spoléhala na elektrický chladicí systém, potřebovaly společnosti JAXA a Tiger nádobu na vzorky, která by se spoléhala na metody „pasivní izolace“ k udržení jejího obsahu na stabilní teplotě.
Nakonec použili stejnou technologii, na kterou Tiger spoléhá, k vytvoření termolahví z nerezové oceli, aby vyvinuli dvoustěnnou vakuově izolovanou nádobu o hmotnosti asi 9,7 kg (21,4 lb). Jak Keiji Nakai, který je manažerem Product Development Group (3. sekce) ve společnosti Tiger, vysvětlil Universe Today e-mailem, kontejner musel splňovat některé velmi přísné požadavky:
'Dvoustěnný vakuový kontejner pro tuto misi musel udržovat teplotu uvnitř kontejneru na 4°C ± 2 °C (39,2 °F ± 3,6 °F) v průběhu čtyř nebo více dnů a chrání kontejner před obrovským nárazem 40G při přistání v oceánu po návratu na Zemi.“
Komponenty užitečného kontejneru představené novinářům po Kounotori 7 mise. Kredit: JAXA
V kapsli bylo také zahrnuto několik studených zábalů, aby se zajistilo, že teplota nádoby zůstane stabilní. Mise byl úspěch a představovala významný milník pro společnost JAXA, která dříve neměla možnost samostatně získávat materiály z ISS. Stejně jako mnoho vesmírných agentur, které se účastní ISS, byla i JAXA závislá na Roskosmosu a NASA při poskytování dopravních služeb.
Dalším krokem ve spolupráci JAXA-Tiger je vytvoření menší, lehčí a odolnější nádoby, která dokáže udržet vzorky stabilní při nižších teplotách a déle. Ale nejpřísnějším požadavkem je, že musí být dostatečně odolný, aby mohl být použit více než jednou. Zástupci společnosti Tiger uvedli, že tyto a další specifikace šly do návrhu druhé generace kontejneru NPS-A100:
„Snížili jsme hmotnost kontejneru z 9,7 kg (21,4 lb) na téměř 3 kg (6,6 lb), přičemž jsme jej také učinili kompaktnější. S přidáním ledových obkladů,bude udržovat teplotu uvnitř 20 °C ± 2 °C (68 °F ± 3,6 °F) po dobu nejméně dvanácti dnů, od doby, kdy kapsle pro návrat z ISS opustí ISS, do doby, kdy přistane zpět na Zemi. Také jsme udělali kontejner odolnější, takže vydrží alespoň tři roky nebo šest misí.“
NPS-A100 bude pravděpodobně přepraven na ISS jako součást CRS-22 komerční zásobovací mise, která je naplánována na začátek června a bude zahrnovat SpaceXCrew Dragonpřepravu zásob a experimentů na ISS. Technologie kontejnerů bude opět použita k vrácení proteinových krystalů, které jsou součástí probíhajícího biomedicínského výzkumu probíhajícího v USA Laboratoř Kibo uvnitř japonského experimentálního modulu ISS (JEM).
Tento výzkum vede k pokroku v oblasti medicíny a vývoji nových léků a léků. Kromě nádob na vzorky má technologie vyplývající z této spolupráce také četné komerční a průmyslové aplikace. Patří mezi ně transportní roztoky pro lékařské vzorky a reagencie, které vyžadují skladování za přísných teplotních podmínek.
Mohlo by to také vést k novým aplikacím pro tepelný management v elektrických a hybridních automobilech. Ale možná nejzajímavější aplikace je ve vývoji stavebních materiálů nové generace, které by mohly poskytnout vysokou úroveň izolace v extrémních prostředích – jako je Antarktida (kde výzkumné stanice potřebují šetřit teplo!) a dokonce i na Měsíci a Marsu!
„Potenciální aplikace naší vakuové izolační technologie jsou neomezené,“ uvádí Tiger na svých webových stránkách. 'Tato technologie bude podporovat špičková pole v každém odvětví a pomůže jim vést nás k dynamické a vzrušující budoucnosti.'
Aktualizace:Od té doby bylo potvrzeno, že nový vakuový kontejner bude vypuštěn na palubě kosmické lodi Crew Dragon 3. červnardk ISS, jako součást CRS-22 mise na zásobování nákladu. Společnost Tiger Corporation také plánuje uvedení nové řady produktů pro americký trh, které je předběžně plánováno na září.
Další čtení: JAXA , Tygr Korporace
