美國毅力號火星車成功著陸,，安裝了11個3D打印金屬部件

南極熊導(dǎo)讀：美國宇航局（NASA）的 "毅力號"火星車，在經(jīng)過幾億公里的飛行后,，于2021年2月18日安全、完美地準時降落在火星表面,，并且傳回了第一張火星照片,。最令南極熊激動的是，火星車上安裝了11個用3D打印技術(shù)制作的金屬部件,，這些部件經(jīng)歷了重重考驗,，最終到達火星，并將在后續(xù)的火星探索過程中繼續(xù)發(fā)揮作用,。

△毅力號火星探測器著陸演示

△毅力號火星探測器傳回的第一張火星照片

本文,，南極熊將會揭秘在“毅力號”火星車上的那些3D打印部件。

3D打印史上最先進的火星車

3D打印技術(shù)可以讓工程師們制造出獨特的設(shè)計和性能,，比如讓硬件更輕,、更強，或者對熱或冷的反應(yīng)更靈敏,。

“毅力號”火星車的前身“好奇號”,，是第一個將3D打印部件帶到火星的。它在2012年著陸時,，探測器的火星樣品分析（SAM）儀器內(nèi)有一個3D打印的陶瓷部件,。此后，NASA繼續(xù)測試3D打印在航天器中的使用,，以確保零件的可靠性,。

美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）快速成型制造小組負責(zé)人Andre Pate說："這些3D打印部件飛往火星是一個巨大的里程碑，為航天工業(yè)中的增材制造打開了更多的大門,。"“毅力號”的3D打印部件如果不能按計劃工作,，也不會危及任務(wù),。

△毅力號火星車

3D打印PIXL的外殼

在前往火星的11個3D打印部件中，有5個在 "毅力號"的PIXL儀器中,。這個飯盒大小的設(shè)備是X射線巖石化學(xué)行星儀器,，它通過向巖石表面發(fā)射X射線束進行分析，幫助火星車尋找微生物生命化石的跡象,。

PIXL與其他工具共享空間,，位于火星車7英尺長（2米長）機械臂末端的88磅（40公斤）旋轉(zhuǎn)炮塔中。為了使這個儀器盡可能地輕巧,，JPL團隊將PIXL的兩片鈦殼,、一個安裝框架以及將外殼固定在機械臂末端的兩個支撐支柱設(shè)計成中空結(jié)構(gòu)，而且壁極薄,。事實上,，這些部件由一家名為Carpenter Additive的供應(yīng)商進行3D打印，質(zhì)量比傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的輕三四倍,。

首席機械工程師Michael Schein說："3D打印使這個儀器成為可能,，這些技術(shù)讓我們實現(xiàn)了傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)的輕質(zhì)量和高精度。"

△美國宇航局的 "毅力號 "火星車上的儀器之一PIXL的外殼包括幾個由3D打印鈦制成的部件,，插圖顯示了它兩片式外殼部分的前半部分

MOXIE中的3D打印熱交換器

"毅力號 "火星車的其他6個3D打印部件在 "火星氧氣原位資源利用實驗 "儀器中,，簡稱MOXIE。這個設(shè)備將測試新的技術(shù),，未來可以生產(chǎn)工業(yè)數(shù)量的氧氣,，在火星上制造火箭推進劑，幫助宇航員發(fā)射回地球,。

為了制造氧氣,，MOXIE將火星空氣加熱到近1500華氏度（800攝氏度）。設(shè)備內(nèi)有六個熱交換器：巴掌大小的鎳合金板,，保護儀器的關(guān)鍵部件不受高溫影響,。

傳統(tǒng)的機械加工熱交換器需要由兩部分組成并焊接在一起，而MOXIE的每一個熱交換器都是在加州理工學(xué)院作為單件3D打印出來的,。

幫助開發(fā)熱交換器的材料工程師Samad Firdosy說："這類鎳部件被稱為超合金,，因為它們即使在非常高的溫度下也能保持強度，超合金通常出現(xiàn)在噴氣發(fā)動機或發(fā)電渦輪機中,。它們的抗腐蝕能力非常好,，即使在真正的高溫下也是如此。"

雖然新的制造工藝提供了便利,，但3D打印機鋪設(shè)的每一層合金都會形成孔隙或裂縫,，從而削弱材料的強度。為了避免這種情況，這些板材在熱等靜壓機,、氣體粉碎機中進行處理,，它能將材料加熱到超過1832華氏度（1000攝氏度），并在零件周圍均勻地增加強大的壓力,。然后,，工程師使用顯微鏡和大量的機械測試來檢查熱交換器的微觀結(jié)構(gòu)，并確保它們適合太空飛行,。

深空探索是人類最具吸引力的事業(yè)之一,。像 "毅力號 "這樣的探測器以及之前的其他探測器，吸引了成千上萬人的好奇心,。如今,，3D打印可以幫助在家中重現(xiàn)這些獨特的探索者，并已被證明是一種讓學(xué)生和教育工作者參與太空相關(guān)活動的重要機制,，讓他們有新的工具來了解遙遠的地形,、航天器工程和技術(shù)。得益于NASA的JPL學(xué)習(xí)空間,，任何人都可以通過項目,、工具包和許多真實的模型來探索世界和其他地方，讓人們有機會接觸,、感受和與先進的空間技術(shù)進行前所未有的互動,。


美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)制造探測器的工程師已經(jīng)發(fā)布了免費打印的STL文件和組裝說明，制作你自己的迷你,、簡化的“毅力號”。這是NASA已經(jīng)向公眾提供的第110個3D打印模型（全部模型在這里）,，其中包括各種與太空有關(guān)的模型,，從土星火箭和國際空間站工具到獵戶座太空艙，甚至許多阿波羅任務(wù)的著陸點,。為了制作一個迷你毅力號,，用戶需要3D打印39個零件，其中許多零件不止一次,，然后再組裝幾個組件,。所有的子組件都有體現(xiàn)，包括移動和機械臂,、底盤,、輪子和放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器（RTG）。

毅力號火星車（STL格式,、GLB格式）,，機智號無人機（GLB格式）下載

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提取碼：9lm6

編譯自：3dprintingmedia