美國學(xué)生為登月計(jì)劃設(shè)計(jì)可重復(fù)使用的3D打印著陸架

來自美國10所大學(xué)的本科生團(tuán)隊(duì)為未來的登月任務(wù)設(shè)計(jì)了可重復(fù)使用的3D打印發(fā)射著陸墊,。

這一概念被稱為“月球羽流減緩裝置”（Lunar Pillow Releasation Device）,，或稱“月球墊”,，它被設(shè)計(jì)成可以直接在月球表面發(fā)現(xiàn)的月球表土材料進(jìn)行3D打印,。主要是為彌補(bǔ)一個(gè)未解決的問題,，即遇到啟動(dòng)著陸燒傷,。在這種情況下,，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣所產(chǎn)生的力會(huì)導(dǎo)致松散的月球塵埃揚(yáng)起并攪動(dòng)。其新穎的曼荼羅式內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)可以將月球塵埃以層流的方式向外引導(dǎo),，從而降低了由月球登陸引起的原本非常湍急的沙塵暴強(qiáng)度,。

一月初，學(xué)生們?cè)诿绹�航空航天學(xué)院的2021科技論壇上發(fā)表了有關(guān)其概念著陸平臺(tái)的研究論文,。美國宇航局馬歇爾太空飛行中心首席技術(shù)員約翰·丹卡尼奇（John Dankanich）表示：“當(dāng)您瀏覽此出版物時(shí),，學(xué)生和學(xué)校的多樣性非常獨(dú)特。與各種各樣的團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的解決方案,，對(duì)解決NASA技術(shù)空白的創(chuàng)新具有明顯的優(yōu)勢(shì),。”

3D打印月球發(fā)射和著陸墊的內(nèi)部幾何形狀

3D打印的月球墊

該設(shè)計(jì)最初是2019年由Dankanich組織在為期12周培訓(xùn)課程中的NASA提案寫作和評(píng)估體驗(yàn)中提出的,。這個(gè)想法在當(dāng)時(shí)被稱為DUST DEVILS,，其最高排名獲得了NASA內(nèi)部主題專家的團(tuán)隊(duì)資金和技術(shù)支持。然后,，在2020年6月,，研究小組向馬歇爾的專家們介紹了最終設(shè)計(jì)，專家們獲得了在地球上打印和測(cè)試原型所需的資金,。

丹卡尼奇補(bǔ)充說：“該提案解決了一些技術(shù)難題,，因?yàn)樵擁?xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的月球探測(cè)所需的安全且可重復(fù)使用的著陸平臺(tái)。該團(tuán)隊(duì)聘請(qǐng)了NASA主題專家,，從概念制定到初步設(shè)計(jì),。然后,，他們?cè)诙潭痰膸讉�(gè)月內(nèi)就將這種設(shè)計(jì)與規(guī)模化的設(shè)計(jì)變成了現(xiàn)實(shí),�,！�

護(hù)墊本身包括兩個(gè)單獨(dú)的層，火箭所在的屋頂和內(nèi)部空間,，內(nèi)部空間充滿用于重定向廢氣的通道,。屋頂具有狹縫，使排氣能夠分散到整個(gè)內(nèi)部通道中,，然后從排氣孔中將其從圍繞發(fā)射板邊緣的通風(fēng)口中抽出,。火箭的重量由中央錐體和分隔板支撐,。

學(xué)生們?cè)跔I地斯威夫特（Camp Swift）建造了電子秤

測(cè)試原型

為了測(cè)試設(shè)計(jì)的可行性,，學(xué)生們?nèi)ツ昱c馬歇爾的專家一起，在得克薩斯州的斯威夫特營地,，使用了由ICON建筑公司開發(fā)的混凝土3D打印機(jī)和該項(xiàng)目的特殊水泥基材料打印了一個(gè)小規(guī)模的原型,。

馬歇爾太空技術(shù)開發(fā)部，Jacobs工程集團(tuán)的太空制造工程師邁克·菲斯克補(bǔ)充說：“去年很高興與這些學(xué)生一起工作,，并幫助推進(jìn)行星發(fā)射和著陸方面的最新技術(shù)墊,。”

菲斯克（Fiske）和學(xué)生打算在二月下旬返回斯威夫特營地,，在高溫和壓力下通過真實(shí)的火箭熱試驗(yàn)和材料樣品評(píng)估來測(cè)試原型墊,。在打印過程中，將測(cè)量溫度,、應(yīng)變和排氣流量等參數(shù)所需的儀器集成到墊板中,。

除了著陸區(qū)以外，NASA多年來一直在進(jìn)行有關(guān)太空制造的想法,。航天局最初選擇工程公司COSM Advanced Manufacturing Systems于2017年開發(fā)的一種自動(dòng)電子束3D打印機(jī),。該公司最近宣布，已開始著手最終開發(fā)和建造基于DED的金屬3D打印機(jī),，以滿足NASA對(duì)太空組件維修的需求,。

布倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光中心（LZH）的科學(xué)家最近首次在零重力下3D打印了月球重石。作為“ MOONRISE”項(xiàng)目的一部分,，該團(tuán)隊(duì)在其“ MIRA3D”月球漫游車上安裝了定制激光,，并將月塵融化成球形，為飛行準(zhǔn)備就緒的模型鋪平了道路,，該模型可以給未來的宇航員在月球長(zhǎng)期制造提供條件,。