Кажется, что немного марсианской пыли имеет большое значение. Небольшое количество смоделированного измельченного марсианского камня, смешанного с титановым сплавом, в процессе 3D-печати превратилось в более прочный высокоэффективный материал, который однажды можно будет использовать на Марсе для изготовления инструментов или деталей ракет. Детали были изготовлены исследователями из Вашингтонского государственного университета с использованием от 5 до 100% марсианского реголита, черного порошкообразного вещества, имитирующего каменистый неорганический материал, найденный на поверхности красной планеты.
В то время как детали с 5% марсианским реголитом были прочными, детали из 100% реголита оказались хрупкими и легко трескались. Тем не менее, даже материалы с высоким содержанием марсианина будут полезны для изготовления покрытий для защиты оборудования от ржавчины или радиационного повреждения, сказал Амит Бандйопадхьяй, корреспондент исследования, опубликованного в Международном журнале прикладных керамических технологий. «В космосе 3D-печать — это то, что должно произойти, если мы хотим думать о пилотируемом полете, потому что мы действительно не можем унести все отсюда», — сказал Бандиопадхьяй, профессор Школы машиностроения и материаловедения WSU. «А если мы что-то забыли, мы не можем вернуться, чтобы взять это».
Доставка материалов в космос может быть очень дорогой. Например, авторы отметили, что космический челнок НАСА стоит около 54 000 долларов, чтобы вывести на околоземную орбиту всего один килограмм полезной нагрузки (около 2,2 фунта). Все, что можно сделать в космосе или на планете, сэкономит вес и деньги, не говоря уже о том, что если что-то сломается, астронавтам понадобится способ починить это на месте. Bandyopadhyay впервые продемонстрировал осуществимость этой идеи в 2011 году, когда его команда использовала 3D-печать для изготовления деталей из лунного реголита, имитирующего дробленый лунный камень, для НАСА. С тех пор эту технологию освоили космические агентства, а у Международной космической станции есть собственные 3D-принтеры для производства необходимых материалов на месте и для экспериментов.
Для этого исследования Bandyopadhyay вместе с аспирантами Ali Afrouzian и Kellen Traxel использовали 3D-принтер на основе порошка, чтобы смешать смоделированную марсианскую каменную пыль с титановым сплавом, металлом, который часто используется в космических исследованиях из-за его прочности и термостойкости. свойства. В рамках этого процесса мощный лазер нагревал материалы до более чем 2000 градусов по Цельсию (3632 F). Затем расплавленная смесь марсианского реголита, керамики и металлического материала вылилась на движущуюся платформу, что позволило исследователям создавать различные размеры и формы. После того, как материал остыл, исследователи проверили его на прочность и долговечность.
Керамический материал, на 100% состоящий из марсианской каменной пыли, растрескивался при охлаждении, но, как отметил Бандйопадхьяй, из него можно было бы делать хорошие покрытия для защиты от радиации, поскольку в этом контексте трещины не имеют значения. Но небольшое количество марсианской пыли, смесь с 5% реголита, не только не трескалась и не пузырилась, но и демонстрировала лучшие свойства, чем титановый сплав в отдельности, а это означало, что из нее можно было делать более легкие детали, способные выдерживать большие нагрузки.
«Это дает вам материал с более высокой прочностью и твердостью, поэтому в некоторых приложениях он может работать значительно лучше», — сказал он. Это исследование — только начало, сказал Бандйопадхьяй, и будущие исследования могут привести к созданию более качественных композитов с использованием различных металлов или методов 3D-печати. «Это доказывает, что это возможно, и, возможно, нам следует думать в этом направлении, потому что речь идет не только о производстве слабых пластиковых деталей, но и о прочных металлокерамических композитных деталях, которые можно использовать для любых конструкционных деталей», — сказал он.
