Wenn der Mondlander Intuitive Machines Nova-C am 14. Februar abhebt, wird er mit einer neuen, von der NASA entwickelten Treibstoffanzeige ausgestattet sein, die den kryogenen Treibstoff im Treibstofftank des Triebwerks mithilfe von Radiowellen messen kann.
Die Messung der Flüssigkeitsmenge in einem Tank ist das am einfachsten zu lösende Problem auf der Erde. Sie können einen Ölmessstab direkt in den Kraftstoff einführen oder ein einfaches Gerät mit einem Schwimmer und einem Manometer mit den Markierungen E bis F einrichten. Da es im Weltraum jedoch keine Schwerkraft gibt, die die Flüssigkeit zum Boden des Tanks ziehen könnte, schwimmt die Flüssigkeit und haftet aufgrund der Oberflächenspannung an den Seiten des Tanks. Normalerweise schätzen Ingenieure, wie viel Treibstoff noch im Raumschiff verbleibt, indem sie die ursprüngliche Nutzlastmasse kennen und den Treibstoff abziehen, der im Triebwerk verwendet wurde. Allerdings neigt kryogener Treibstoff dazu, mit der Zeit zu sieden und über Bord zu laufen, was die Schätzung etwas „unsicher“ macht. Dies ist ein besonderes Problem bei interstellaren Langstreckenmissionen, die Jahre dauern können.
Um dieses Problem zu lösen, hat die NASA eine neue Methode namens Radio Frequency Mass Gauge (RFMG) getestet, um die Menge an kryogener Flüssigkeit über eine im Tank installierte Antenne abzuschätzen. Die Antenne misst die Wechselwirkung zwischen der Flüssigkeit und den natürlichen elektromagnetischen Resonanzen der Tankwände und vergleicht sie mit einer Datenbank. Mit entsprechenden Berechnungen lässt sich die Flüssigkeitsmenge auf wenige Prozent genau abschätzen.
Bisher wurde RFMG auf parabelförmigen Flugbahnen von Flugzeugen getestet, um sofortige Schwerelosigkeit zu erzeugen, sowie an Bord der Internationalen Raumstation (ISS). Nachdem es nun für Feldtests auf dem Mondlander Nova-C installiert wurde, können NASA-Ingenieure es mit Bodensimulationen und früheren Tests vergleichen.
„Da die Schwerkraft so gering ist, setzt sich die Flüssigkeit nicht auf dem Boden des Treibstofftanks ab, sondern haftet an den Wänden des Tanks, möglicherweise irgendwo im Tank“, sagte Lauren Amien, stellvertretende Programmmanagerin für das Cryogenic Fluid Management Portfolio am Glenn Research Center der NASA in Cleveland. „Das macht es sehr schwierig zu wissen, wie viel Treibstoff sich im Tank befindet, was wichtig ist, um die Missionsdauer zu maximieren und die für den Start benötigte Treibstoffmenge zu planen.“