Колонизация других планет с помощью 3D-печати
Аддитивные технологии, связанные с послойным наращиванием и синтезом объектов с помощью компьютерных 3D-технологий, сегодня выходят на первый план при создании космического оборудования. По мнению ученых, 3D-печать может значительно ускорить освоение внеземного пространства. Как оптимизировать производство конструкций на 3D-принтере в космосе и повысить их безопасность? Как с помощью новых технологий создавать сверхлегкие оптические системы для наноспутников? О своих новейших разработках рассказали исследователи из российских университетов, входящих в Проект "5-100".
Одно из ключевых преимуществ нового подхода в том, что один 3D-принтер может заменить огромное количество обычного заводского оборудования. В ноябре 2020 года журнал Forbes включил аддитивные технологии (от лат. additivus – прибавляемый) в список пяти новых революционных технологий, на которые стоит обратить внимание предпринимателям. Авторы обзора отметили, что принести большую выгоду аддитивные технологии могут в аэрокосмической отрасли, где вес продукта часто является самым высоким фактором затрат при транспортировке на орбиту. Использование 3D-печати в космосе может значительно ускорить освоение внеземного пространства; аддитивные технологии также активно проникают в ракетостроение.
Шлемы астронавтов Роберта Бенкена и Дага Херли, участвовавших в запуске ракеты Falcon 9 с космическим кораблем Crew Dragon 30 мая 2020 года, были изготовлены на заказ с использованием технологии 3D-печати. По словам главы аэрокосмической компании SpaceX Илона Маска, с помощью 3D-печати можно создавать прочные и высокопроизводительные детали двигателя за долю времени и средств, которые затрачиваются при традиционных методах производства. Компания выпустила свою первую деталь, напечатанную на 3D-принтере, еще в 2014 году. Аэрокосмическая компания Blue Origin Джеффа Безоса использует аддитивные технологии для печати компонентов двигателя BE-4. Молодые ракетные компании из США (Relativity Space) и Великобритании (Orbex) также планируют максимально широко использовать возможности 3D-принтеров.
В то же время, наличие даже малейших дефектов в конструкциях, напечатанных на 3D-принтерах, имеет критически важное значение для безопасности создаваемой техники. Усовершенствовать технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза, смогли ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" (НИТУ "МИСиС"). По словам исследователей из НИТУ "МИСиС", основной риск возникновения таких дефектов связан с высокой пористостью материала, вызванной, в том числе, особенностями исходного алюминиевого порошка. Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые предложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна, которые позволяют обеспечить низкую пористость материала и повысить его твердость в полтора раза. Результаты были опубликованы в журнале Composites Communications.
"Углеродные нановолокна имеют высокую теплопроводность, которая помогает минимизировать температурные градиенты между печатными слоями в процессе синтеза изделий, на стадии селективного лазерного плавления. Благодаря этому, микроструктуру материала можно практически полностью избавить от неоднородностей", – рассказал профессор НИТУ "МИСиС" Александр Громов. Используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде, поэтому применение нового метода имеет также серьезное экологическое значение, отметили ученые.
3D-печать может быть использована в будущих космических миссиях, таких как колонизация Марса, утверждает Илон Маск и другие специалисты. Чтобы жить на Марсе, необходимо иметь возможность запустить там производство и, в идеале, использовать местные материалы. 3D-принтеры можно будет использовать, чтобы заложить фундамент и построить там среду обитания. Уже сейчас в условиях Международной космической станции (МКС) проблема доступности материалов стоит довольно остро, космонавтам приходится ждать следующего грузового корабля несколько месяцев. Иногда ломается или теряется важная мелкая деталь, например, часто теряются пластиковые заглушки для электроконтактов. В таких случаях 3D-принтер, который способен печатать пластиковые изделия в условиях космоса, позволяет эту проблему решить. В будущем, при межпланетных полетах, проблема доступности станет еще острее и востребованность такого принтера возрастет.
Для производства инструментов, оборудования и всего, что может понадобиться астронавтам на борту, в 2016 году НАСА поручило компании Made In Space установить постоянный 3D-принтер на Международной космической станции. После этого о создании подобных машин заявили некоторые европейские, китайские и другие компании. Преимуществом российского 3D-принтера, который должны отправить в космос в 2021 году, станет более совершенная модульная система, которая позволяет проводить модернизацию и ремонт оборудования, рассказали авторы разработки, ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Так, при переходе от простых пластиков к сверхконструкционным или композиционным материалам, инженерам не придется изготавливать новый принтер и снова доставлять его на МКС, как это происходит сегодня у американских коллег.
"Сейчас ведутся заключительные работы по подготовке рабочего макета 3D-принтера. К оборудованию, которое отправляется на МКС, предъявляют серьезные требования в плане стойкости к механическим, климатическим и другим нагрузкам. Кроме того, нужно убедиться, что принтер безопасен для космонавтов. Все это проверяется сейчас, проводится ряд испытаний и экспертиз. Также параллельно ведется усовершенствование программного обеспечения, которое специально создается для этого принтера", – рассказал заведующий научно-производственной лаборатории "Современные производственные технологии" ТПУ Василий Викторович Федоров.
Возможности 3D-печати позволили ученым Самарского университета создать уникальную сверхлегкую оптическую систему с дифракционной оптикой для наноспутников. Это будет первый в мире объектив с дифракционной оптикой, который отправится в космос, сообщили исследователи. В основе оптической системы — разработанная в университете плоская дифракционная линза, обладающая уникальными характеристиками. Объектив на основе такой линзы заменяет систему линз современных телеобъективов и отличается малым весом (менее 100 граммов вместе с оптической частью) и миниатюрными габаритами.
Для объектива разработан инновационный корпус бионической формы, рассчитанный по оптимальной технологии, чтобы минимизировать вес при сохранении прочностных характеристик. Сложный по форме и внутренней структуре компонент космического аппарата создан путем 3D-печати на установке селективного лазерного сплавления SLM 280HL. По словам ученых, чтобы минимизировать вес детали, в ее внутреннюю структуру в результате топологической оптимизации были добавлены специальные ячеистые участки. Габариты детали — 70x80x100 мм. Благодаря применению аддитивных технологий, ее вес удалось снизить примерно на 40% по сравнению с подобной деталью, изготовленной традиционными способами.
"Корпус объектива выполнен из порошка сплава алюминия AlSi10Mg. Сплав российского производства хорошо известен как в России, так и за рубежом. Как известно, в космической и авиационной сфере вес — это основная характеристика, над уменьшением показателя которой всегда ведется работа", — рассказал доцент кафедры технологий производства двигателей Самарского университета Виталий Смелов. Ученые провели многоэтапную топологическую оптимизацию исходной конструкции, получили и проанализировали несколько ее форм.
"В партнерстве с экспертами в области топологической оптимизации и аддитивных технологий CADFEM CIS мы провели большой объём работ по получению новой формы конструкции, которая соответствует современным требованиям компаний космической отрасли мира", – рассказал научный сотрудник Самарского университета Антон Агаповичев.
Стоимость аналогов, например, объектива для кубсата Gecko Imager составляет 23 тысячи евро. По словам ученых, стоимость разрабатываемой ими оптической системы будет на порядок ниже. Проект "5-100", реализуемый в рамках национального проекта "Образование", призван способствовать наращиванию научно-исследовательского потенциала российских университетов, укреплению их конкурентных позиций на глобальном рынке образовательных услуг.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - ...
Последние аномальные новости

В старой церкви живут призраки

Внутри загадочной ломаной пирамиды

Военная разведка США скупает данные о своих гражданах

Вокруг огромных черных дыр могут вращаться тысячи планет

Голикова оценила идею международных ковид-паспортов

Девять НЛО наблюдали в небе над Лас-Вегасом

Женщина годами жила в доме с полтергейстом

Женщина с самым красивым в мире лицом

За тайной Перевала Дятлова

Зафиксировано падение 7 метеоритов одновременно

ИИ готовит и моет посуду

Камера МКС запечатлела эскадрилью НЛО

Катя Лель засняла полет НЛО

Кейт Миддлтон поселилась в доме с привидениями

Контролировать обладающий сверхразумом ИИ невозможно

Кто наблюдает за нами из глубин космоса

Миллиардер объявил награду тем, кто докажет существование жизни после смерти

На Луне могут найти жизнь

Над Нидерландами и Бельгией наблюдали падение метеорита

Оптическая иллюзия с цветом платья телеведущей

Охоту на бигфута предлагают узаконить

Под Брестом заметили гигантский ледяной диск

Почему перед смертью люди видят одни и те же сны

Почему стоит посетить Мавринский майдан

Правительство США ждет астероид или десантные корабли инопланетян

Решили загадку числа 42

Световые столбы над канадским городом

Технологию 5G признали токсичной для человека

Уточнили массы и плотности семи планет системы TRAPPIST-1

Что такое парад планет с научной точки зрения

Охрана и безопасность

Какие двери приобрести для ванной комнаты и кухни

Аэротакси с пассажиром испытали в Лужниках

В Симпсонах нашли предсказание о наряде Камалы Харрис

ВВС США испытают аэротакси в 2021 году

Верная собака шесть дней ждала хозяина перед больницей

Во Фленсбургском метеорите нашли самые старые карбонаты

Все живое эволюционирует в крабов

Вырастили искусственную древесину

Главные метеоритные кратеры Эстонии

Глубина моря Кракена на Титане может достигать 300 метров

Женщина пошла в туалет и родила пятого ребенка

Землю ждет мега-землетрясение, которое затронет все континенты

Мужчина купил морковь и выиграл 12 млн

Мужчина очнулся после семи месяцев комы и получил обвинение в убийстве

Мужчина сорвал джекпот второй раз за 5 лет

На инаугурацию Байдена приходила голограмма Обамы

Нашли систему из шести звезд

Неизвестный сорвал джекпот в миллиард долларов

Обнаружен экзоюпитер без облаков и дымки в атмосфере

Огромного сома поймали возле Лувра

Основная версия происхождения коронавируса

Почерк выдает характер, темперамент и другие черты человека

Представили новую модель формирования планет Солнечной системы

Раскрыты пределы 6G

Растущее лицо счастья заметили на Марсе

Рыболовы поймали редкую щуку-маскинонга

Столетняя женщина ответила на вопрос о секрете долголетия

Существует ли на самом деле темная материя

Существуют невероятно большие черные дыры

Тайна летевшего за самолетом мандалорца

Французам порекомендовали не пользоваться телефонами

В письме 1813 года президенту США говорится о встрече с НЛО

Ведьма рассказала о детях, которые общаются с умершими

Голубых джетов и эльфов сняли с МКС

Два Папы, два президента. Куда катится мир

Демо-версия сдвига полюсов в Казахстане

Женщина сняла домогавшегося ее призрака

Загадочные артефакты нашли на древнем кладбище инков

Зачем Павел Глоба ввязался в большую политику

Казахстанские экстрасенсы опровергли предсказания Нострадамуса на 2021 год

Как КГБ использовал экстрасенсов и колдунов

Каким увидели наступающий год Ванга, Нострадамус и Матрона Московская

Климатическая пушка Китая станет ответом на погодное оружие США

Легенды общежития

Магия в Индонезии как повседневность

Майкрософт запатентовала чат-бота, который будет имитировать покойников

Мистические фото из прошлого, которым трудно найти объяснение

Мужчина нашёл в лесу могилу инопланетянина

Музыкант заявил, что видел НЛО

Оккультисты Аненербе. Что нацисты искали в СССР

Паранормальная Бурятия 2020

Пассажир самолёта запечатлел НЛО

Предлагается построить колонию на орбите Цереры

Предсказания ясновидящих о смещении полюсов сбываются

Призрак в заброшенной психбольнице

Секрет экстрасенсов нашли в детских переживаниях

Скелет инопланетянина оказался останками девочки

Суперспособности, которые есть у каждого родителя

Треугольный НЛО пролетел над Нью-Йорком

Финалистка Битвы экстрасенсов сделала предсказание на 2021 год

Что предсказал известный экстрасенс из Балакова

Выгодная скупка и утилизация бытовой техники

Водитель снял огни пролетающего над машиной НЛО

Девушка на Google Maps нашла чёрную дыру

Девушка сделала тест ДНК и нашла отца-миллиардера

Девушка сняла танец с привидением

Жизнь на Земле - случайность и удача

Звезда Смерти обнаружена у загадочной звезды

Мужчина переехал жить на отдаленный остров

На Марсе обнаружили следы множества ледниковых периодов

Нашли систему из двух карликов и экзопланеты

Обнаружили перья в короне Солнца

Певица рассказала о полтергейсте в квартире

Победитель Битвы экстрасенсов высказался о смерти Михаила Виноградова

Получили снимок колыбели каменистой экзопланеты

Разгадка тайны Лох-Несского чудовища

Разгадка тайны появления геоглифов Наски

Тартесс - очередная загадка истории

Увидели рождение новых лун у экзопланеты

Украинская чупакабра снова открыла кровавую охоту

Что видят люди после клинической смерти

Экстрасенс рассказал о способностях детей к ясновидению

Автомобильные номера с числом 39 запретили в Афганистане

Актриса сняла НЛО средь бела дня

Женщина раскрыла секрет долголетия

Житель Таиланда нашел дорогой кусок амбры

Землю передвинули на новую временную линию

Из мочевого пузыря женщины вытащили огромный камень

Иллюминаты. Заговор Просвещённых

Инопланетная цивилизация захватила Землю еще до нашей эры

Истории из новых рассекреченных документов ЦРУ

Как дожить до 100 лет

Кости динозавров на Луне

Мёртвая женщина потратила 3 года на доказательство обратного

Овчарка родила зелёного щенка

Описали способ получения энергии из черных дыр

Помогает ли медитация от стресса

Почему медиумы слышат духов

Почему у древних статуй отсутствуют носы

Разработали прибор для поиска драгметаллов на Луне и Марсе

Создан новый тип мяса из пробирки

Тайна Семи сестер созвездия Тельца

В Госдуме заявили о необходимости ковидных паспортов в России

В одном из потоков Млечного пути одновременно родились 468 звезд

Впервые наблюдали начало конца далекой галактики

Женщина нашла отправленное 16 лет назад послание в бутылке

Женщина пережила остановку сердца и рассказала о загробной жизни

Нашли древний папирус Книги мертвых и сотни других артефактов

Небо над Финляндией стало шокирующе зеленым

Никола Тесла и Маркони подслушали послания марсиан

Почему некоторые люди слышат мертвых

Почему пираты закрывали глаз повязкой

Приближается астероид или началась космическая война

Продвинутые древние существа из недр Земли

Разработчики игры предвидели будущее

Родился ребенок с антителами против коронавируса

Скалолаз на инвалидной коляске залез на небоскреб

Согласно легенде, шесть воронов должны охранять Лондонский Тауэр

Уникально легкая экзопланета

Упавший на жилой дом метеорит оказался полон сюрпризов

Четырех друзей напугал бигфут

Чудесный меч Жанны д'Арк

Актриса раскрыла секрет долголетия

Бигфута заметили в Канаде

Британцев официально готовят к Зомби-апокалипсису

Быстрый большой НЛО заметили в Северной Каролине

Встреча военного вертолета ВВС США с НЛО

Зачем Байдену дорисовали нимб

Ирландский политик стал свидетелем НЛО

Как сделать человека невидимым

Какие домашние животные вам подходят

Крупный метеорит взорвался над Испанией

Легенда о призрачном коте, живущем в подземельях Капитолия

Миф о влиянии 5G на распространение коронавируса

Нашли необъяснимую звезду

Несколько НЛО вошли в земную атмосферу над Пуэрто-Рико

Плотность астероидов на орбите Земли нарастает

Полеты с Ангелами. Необычная история Чарльза Линдберга

Создали рыб-роботов, которые умеют плавать косяками

Таинственное излучение указало на существование Новой физики

Третий глаз, чакра Аджна и энергетика человека

Фантастические небоскребы будущего

Чем можно вывести запах гари после пожара

Улетный криминальный сериал - Премьера

Артефакты времён исчезнувшей культуры Тиуанако

Боевой робот Type-X проходит полевые испытания

Водительские права хотят заменить на QR-коды

Города-призраки Казахстана

ИИ научился распознавать политическую ориентацию по фото

Как работает невозможный детонационный двигатель

Как ученые превратили водород в металл

Компания SpaceX вернет на Землю вино космической выдержки

Можно ли продлить жизнь в 5 раз

Оружие будущего. Чем собирается воевать армия США

Откуда пошло распространение COVID-19

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика