Колесо лунохода может быть напечатано на Луне с помощью 3D-принтера

При отправке миссий на Луну на счету каждый грамм. Поэтому имеет смысл жить постараться максимально использовать ресурсы на месте. Например, привезти марсоход без колес и распечатать их на 3D-принтере из лунного реголита. По мнению исследователей, это вполне может случиться.

Ученые использовали 3D-принтер для создания такой же конструкции колеса, которое станет частью будущего марсохода NASA VIPER. Это было сделано с использованием аддитивного производства (другое слово для 3D-печати), плавления металлического порошка, укладки и склеивания большого количества последовательных тонких слоев материалов в заданную форму.

Чтобы сделать это на Луне, существуют очевидные проблемы, такие как получение необработанного металла из лунного реголита для изготовления колеса и сборка деталей, но это первый шаг.

Хотя прототип колеса, напечатанный на производственном демонстрационном комплексе Министерства энергетики США (DOE) в Национальной лаборатории Ок-Ридж, на самом деле не будет использоваться на VIPER (летучие вещества, исследующие полярные исследовательские вездеходы), он был создан с учетом тех же проектных характеристик, что и сделанные для вездехода колеса. Планируются дополнительные испытания для проверки конструкции и метода изготовления, прежде чем использовать эту технологию для будущих лунных или марсоходов или рассматривать ее для других космических применений, таких как крупные структурные компоненты.

Но, по словам исследователей, этот процесс демонстрирует, что технология создания специализированных деталей, необходимых для освоения космоса, осуществима.

VIPER — это марсоход, который отправится на Луну в 2024 году для составления карт льда и других потенциальных ресурсов на южном полюсе Луны. Миссия призвана помочь определить происхождение и распределение воды на Луне, а также определить, можно ли собрать с поверхности Луны достаточно воды, чтобы прокормить людей, живущих и работающих там.

Как видите, конструкция колеса довольно сложная, со сложным рисунком спиц и механизмами фиксации спиц. Но команда заявила, что 3D-печать упростила и снизила стоимость конструкции колеса, а также облегчила окончательную сборку.

По словам Питера Ванга, который руководил демонстрацией МДФ, в их 3D-принтере использовалась система слоя металлического порошка. Машина насыпает слой порошка сплава на основе никеля на неподвижную пластину. Затем лазер выборочно расплавляет слой, после чего пластина слегка опускается, и процесс повторяется. Они создали колесо шириной около 20 см и диаметром 50 см — намного больше, чем типичные детали, напечатанные с помощью системы слоя металлического порошка. Для его создания требовалась возможность печатать небольшие геометрические элементы, расположенные на большой рабочей площади.

«Это значительно увеличивает производительность при той же мощности лазера», — сказал Питер Ванг. Он возглавляет разработку новых систем лазерной сварки MDF в порошковом слое и добавляет, что осаждение происходит на 50% быстрее. «Мы лишь поверхностно касаемся того, на что способна система. Я действительно думаю, что это будущее лазерной порошковой печати, особенно в больших масштабах и при массовом производстве».

Однако одна из проблем при использовании этой системы на Луне заключается в том, что этот 3D-принтер имеет большие размеры — по размеру он похож на шкаф, достаточно большой, чтобы в нем мог сидеть человек. Эту большую машину придется запускать и приземлять на Луну. Но оказавшись там, он сможет создавать самые разные предметы, поскольку в лунном реголите будут ресурсы для создания металлов.

Несмотря на то, что предстоит преодолеть множество препятствий, творческое мышление (и строительство) будет необходимо для того, чтобы сделать лунную базу реальностью.

Размер 3D-принтера означает, что он может создавать большие объекты.

Люди, работающие над этим проектом (сотрудничеством НАСА и Министерства энергетики), заявили, что демонстрация прототипа колеса демонстрирует ценность межведомственного сотрудничества.

«Проект с НАСА действительно продвинул технологию вперед», — сказал Брайан Гибсон, исследователь, возглавлявший проект колеса вездехода для ORNL, назвав его важной вехой. «Было здорово объединить возможности с развивающимися потребностями, и команда была рада создать прототип компонента для приложений для исследования космоса».