Новости космоса и технологий. » Космос и астрономия » Марсоход НАСА Perseverance приносит на Марс металлические детали с трехмерной печатью

Марсоход НАСА Perseverance приносит на Марс металлические детали с трехмерной печатью

Опубликовал: Admin, 22-10-2020, 01:01, Космос и астрономия, 46, 0

Марсоход НАСА Perseverance приносит на Марс металлические детали с трехмерной печатью

Если вы хотите увидеть научную фантастику в действии, посетите современный машинный цех, где трехмерные принтеры создают материалы практически любой формы, которую вы можете себе представить. НАСА изучает метод, известный как аддитивное производство, когда его используют специализированные инженеры, для создания ракетных двигателей, а также потенциальных аванпостов на Луне и Марсе. Ближе к будущему - другая веха: марсоход НАСА Perseverance, который приземлится на Красной планете 18 февраля 2021 года, несет 11 металлических деталей, изготовленных с помощью трехмерной печати.

Вместо ковки, формования или резки материалов в трехмерной печати используются лазеры, которые расплавляют порошок в последовательных слоях, чтобы придать чему-либо форму. Это позволяет инженерам экспериментировать с уникальными конструкциями и особенностями, например делать оборудование легче, прочнее или реагировать на жару или холод.

«Это похоже на работу с папье-маше», - сказал Андре Пейт, руководитель группы аддитивного производства в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Вы строите каждый вектор слой за слоем, и вскоре у вас будет подробная деталь».

Curiosity, предшественник Perseverance, был первой миссией, которая перенесла 3-D печать на Красную планету. Он приземлился в 2012 году с керамической частью, напечатанной на 3D-принтере, внутри прибора для анализа образцов марсохода, подобного печи, на Марсе (SAM). С тех пор НАСА продолжало тестировать трехмерную печать для использования в космических кораблях, чтобы убедиться в надежности деталей.

В качестве «второстепенных структур» печатные детали Perseverance не поставили бы под угрозу миссию, если бы они не работали, как планировалось, но, как сказал Пейт, «полет этих деталей на Марс - это огромная веха, которая немного больше открывает двери для добавки производство в космической отрасли ».

Оболочка для PIXL

Из 11 напечатанных частей, отправляемых на Марс, пять находятся в приборе PIXL Perseverance. Сокращенно от Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry, устройство размером с коробку для завтрака поможет марсоходу искать признаки окаменелости микробная жизнь путем попадания рентгеновских лучей на поверхности горных пород для их анализа.

PIXL делит пространство с другими инструментами во вращающейся башне весом 88 фунтов (40 кг) на конце роботизированной руки марсохода длиной 7 футов (2 метра). Чтобы сделать инструмент как можно более легким, команда JPL разработала состоящий из двух частей титановый корпус, монтажную раму и две опорные стойки, которые крепят корпус к концу руки, чтобы они были полыми и очень тонкими. Фактически, детали, которые были напечатаны в трехмерном формате поставщиком под названием Carpenter Additive, имеют в три или четыре раза меньшую массу, чем если бы они были произведены традиционным способом.

«В прямом смысле слова трехмерная печать сделала возможным этот инструмент», - сказал Майкл Шейн, ведущий инженер-механик PIXL в JPL. «Эти методы позволили нам добиться малой массы и высокой точности наведения, которые невозможно было изготовить обычным способом».

МОКСИ возбуждает жар

Шесть других деталей, напечатанных на трехмерном принтере, можно найти в приборе, который называется Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment, или MOXIE. Это устройство будет проверять технологию, которая в будущем могла бы производить промышленные количества кислорода для создания ракетного топлива на Марсе, помогая астронавтам возвращаться на Землю.

Чтобы создать кислород, MOXIE нагревает марсианский воздух почти до 1500 градусов по Фаренгейту (800 градусов по Цельсию). Внутри устройства шесть теплообменники - пластины из никелевого сплава размером с ладонь, защищающие ключевые части инструмента от воздействия высоких температур.

В то время как теплообменник, обработанный традиционным способом, должен был быть сделан из двух частей и сварен вместе, каждый из MOXIE был распечатан как единое целое в близлежащем Калифорнийском технологическом институте, который управляет реакцией реактивного движения для НАСА.

«Такие никелевые детали называются суперсплавами, потому что они сохраняют свою прочность даже при очень высоких температурах», - сказал Самад Фирдози, инженер по материалам JPL, который участвовал в разработке теплообменников. «Суперсплавы обычно используются в реактивных двигателях или энергетических турбинах. Они действительно хорошо сопротивляются коррозии, даже когда они очень горячие».

Хотя новый производственный процесс обеспечивает удобство, каждый слой сплава, который наносит принтер, может образовывать поры или трещины, которые могут ослабить материал. Чтобы избежать этого, пластины обрабатывали в горячем изостатическом прессе - газовой дробилке, который нагревает материал до температуры более 1832 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию) и равномерно создает интенсивное давление вокруг детали. Затем инженеры использовали микроскопы и провели множество механических испытаний, чтобы проверить микроструктуру теплообменников и убедиться, что они подходят для космических полетов.

«Мне очень нравятся микроструктуры», - сказал Фирдози. «Для меня очень круто видеть такие детали при печати материала и то, как они развиваются, чтобы сделать эту функциональную часть, летящую на Марс».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии