Лаборатория реактивного движения (JPL) NASA объявила, что её марсоход Perseverance, который должен приземлиться на Марсе в феврале 2021 года, оснащен одиннадцатью деталями, напечатанными на 3D-принтере.
Изготовленные компоненты Perseverance используются в устройствах MOXIE и PIXL, которые предназначены для производства кислорода и поиска признаков жизни на красной планете. Использование аддитивного производства для создания марсохода позволило инженерам НАСА создавать более легкие и более устойчивые объекты, а также детали, которые устойчивы к температурным воздействиям.
Хотя аддитивные элементы Perserverence не критичны, и в случае их неудачи операция не будет поставлена под угрозу, их успех все же может проложить путь для технологий в аэрокосмическом секторе.
«Полет этих деталей на Марс - огромная веха», - прокомментировал Андре Пейт (Andre Pate), руководитель группы аддитивного производства в Лаборатории реактивного движения NASA. «Это немного больше приоткрывает двери для аддитивного производства в космической отрасли».
Марсоход Perseverance был запущен в космос в июле 2020 года с целью приземления на Марс в 2021 году и проведения астробиологической оценки перед потенциальной будущей миссией марсианского астронавта. Помимо поиска признаков древней микробной жизни, марсоход, который имеет несколько деталей, напечатанных на 3D-принтере, будет исследовать геологию планеты и её климат.
Предыдущие космические аппараты NASA также имели печатные детали, а его марсоход Curiosity приземлился на Марс в 2012 году с дополнительными керамическими компонентами в своем приборе для анализа образцов. С тех пор Лаборатория реактивного движения NASA продолжала разрабатывать и тестировать различные технологии 3D-печати, чтобы лучше понять, как создавать надежные детали.
На основе этого исследования JPL включила одиннадцать изготовленных компонентов в инструменты Perseverance, в том числе пять в свой планетарный прибор для рентгеновской литохимии или «PIXL». Аппарат размером с коробку для завтрака специально разработан, чтобы помочь марсоходу идентифицировать потенциальные признаки окаменелой микробной жизни, и работает, испуская рентгеновские лучи на поверхности горных пород для их анализа.
PIXL размещен внутри 40-килограммовой вращающейся турели на конце 2-метровой роботизированной руки марсохода вместе с множеством других инструментов, а это означает, что его нужно было сконструировать с учетом пространственной эффективности. Чтобы сделать двухкомпонентный титановый корпус, монтажную раму и опорные стойки PIXL как можно более легкими, команда JPL передала их производство специалисту по 3D-печати Carpenter Technology.
В частности, опорные стойки должны были быть очень тонкими, но с помощью аддитивного производства Карпентер смог сделать их в три или четыре раза легче, чем это было бы возможно при традиционных методах производства.
«В прямом смысле слова 3D-печать сделала возможным этот инструмент», - пояснил Майкл Шейн (Michael Schein), ведущий инженер-механик PIXL в JPL. «Эти методы позволили нам добиться малой массы и высокой точности наведения, которые невозможно было сделать с помощью обычного производства».
Остальные шесть частей Perserverence можно найти в его эксперименте по использованию ресурсов кислорода на месте, или MOXIE. Устройство будет проверять передовую технологию, которая способна производить «промышленные количества» кислорода на Марсе, и может быть использовано для создания ракетного топлива, которое поможет будущим астронавтам вернуться на Землю.
MOXIE работает, нагревая марсианский воздух почти до 800°C для создания кислорода, а в приборе есть шесть теплообменников, которые защищают его ключевые части от воздействия этих высоких температур. Пластины из никелевого сплава размером с ладонь обычно состоят из двух частей и свариваются вместе, но, используя 3D-печать и жаропрочные суперсплавы, команда JPL смогла изготовить их как одно целое.
«Такие никелевые детали называются суперсплавами, потому что они сохраняют свою прочность даже при очень высоких температурах», - пояснил Самад Фирдоси (Samad Firdos), инженер по материалам JPL. «Суперсплавы обычно используются в реактивных двигателях или энергетических турбинах. Они действительно хорошо сопротивляются коррозии, даже когда очень горячие".
Чтобы предотвратить появление трещин в слоях пластин, они были обработаны с помощью горячего изостатического пресса, который нагрел их до 1000°C и равномерно увеличил давление вокруг деталей. Затем был проведен значительный объем механических испытаний термостойких теплообменников для оценки их микроструктуры, прежде чем они были в конечном итоге сертифицированы для космических полетов.
Миссия Perserverence на Марс в 2021 году является частью более широкой программы NASA по полётам астронавтов на Луну, а также по исследованию красной планеты, и 3D-печать призвана сыграть значительную роль в этом проекте.
Исследователи из Университета Таскиги в настоящее время разрабатывают детали для лунного посадочного модуля NASA, изготовленные методами аддитивных технологий, которые могут быть использованы в его предстоящей миссии Artemis. Ученые тестируют компоненты посадочного модуля, напечатанные на 3D-принтере, чтобы убедиться, что они обладают достаточной прочностью, чтобы выжить в суровых условиях космоса.
NASA также разработало 3D-печатные детали ракетного двигателя в рамках своего проекта Artemis. Благодаря своей информационно-пропагандистской программе «RAMPT» аэрокосмическая организация смогла снизить затраты и время выполнения заказов, связанных с производством сложных форсунок и камер сгорания.
В другом месте NASA заключило контракт с находящейся в Техасе фирмой ICON на разработку внеземной производственной системы 3D-печати, которая способна создавать конструкции, используя только лунный реголит. Система Icon под кодовым названием «Проект Олимп» была специально разработана для того, чтобы люди могли жить относительно комфортно на поверхности Луны.
Источник: https://3dprintingindustry.com/news/nasas-jpl-reveals-that-its-mars-perseverance-rover-features-eleven-metal-3d-printed-parts-177816/