La NASA adopte un souffleur haute vitesse avancé pour l'épurateur de CO₂ de l'ISS

Calnetix Technologies
Cerritos, CA
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L'épurateur de dioxyde de carbone à quatre lits (4BCO₂) de la NASA est prévu pour être installé sur la Station Spatiale Internationale (ISS) après des tests au sol rigoureux. Le système d'élimination du CO₂ de nouvelle génération intègre un souffleur en ligne haute vitesse et un contrôleur double de Calnetix Technologies.

L'ensemble souffleur comprend un souffleur en ligne compact sur roulements magnétiques (Momentum^™) et un contrôleur hybride double intégré (Continuum^™) pour piloter le souffleur. Le souffleur en ligne à lévitation magnétique est un composant intégral du système d'élimination du CO₂ et entraînera le flux d'air à travers tout le système dans un environnement de microgravité spatial.

Momentum comprend un moteur à aimant permanent en porte-à-faux ; un système de roulement magnétique actif (AMB) à cinq axes, situé au centre ; des roulements de secours ; et une turbine centrifuge en porte-à-faux dans un ensemble compact. Les roulements magnétiques ont été utilisés au lieu de roulements conventionnels en raison de leurs faibles vibrations transmises, de leur lévitation haute vitesse, de leur faible consommation d'énergie, de leur haute fiabilité, de leur fonctionnement sans huile et de leur tolérance aux contaminants particulaires dans le flux d'air.

Continuum comprend un contrôleur AMB et un contrôleur de moteur à vitesse variable (VSD) dans un seul ensemble compact supportant des vitesses jusqu'à 60 000 tr/min avec un fonctionnement sans maintenance à long terme. Les AMB ont été utilisés pour éliminer la lubrification et les pertes de traînée par rotation, un aspect important pour répondre aux exigences strictes de dégazage de la NASA.

Pour répondre aux besoins de l'application, le système de souffleur en ligne doit survivre aux vibrations et aux exigences d'accélération du lancement, se conformer aux exigences électromécaniques et de qualité d'énergie selon la norme NASA SSP 57000, avoir une durée de vie en stock de 15 ans, fonctionner 30 000 heures sans maintenance, et opérer avec une très faible disponibilité de refroidissement par conduction et convection. De plus, les roulements ne doivent pas introduire de contaminants, comme des lubrifiants ou de la graisse, dans le flux d'air. Le souffleur doit tolérer l'ingestion de particules, telles que celles libérées par les médias filtrants et la poussière de l'air de la cabine, sans subir de dommages.

Le principal défi de conception était d'intégrer le nouveau souffleur à roulements magnétiques dans le même espace que le souffleur à roulements à feuille utilisé actuellement sur l'ISS. Le système AMB avec capteurs de position et roulements de secours a dû être miniaturisé pour s'adapter à un espace hautement contraint. Pour créer un design compact, le système de roulement a été placé au centre pour être utilisé avec une turbine centrifuge positionnée à l'entrée d'air et un moteur à aimant permanent en porte-à-faux du côté sortie. L'air circule à travers un passage annulaire autour des composants internes.

Après une utilisation réussie du souffleur à roulements magnétiques sur l'ISS, les roulements magnétiques pourraient aussi être utilisés dans d'autres applications aérospatiales telles que les pompes à fluide, les roues de réaction et les gyroscopes qui mettent au défi les technologies de roulements conventionnelles.

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