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NASA将利用“红线”风化层打印技术探索3D打印月球结构的可能性

美国国家航空航天局正在进行一套新的科学实验国际空间站(国际空间站),包括关键任务空间系统专家的研究Redwire这将决定3D打印风化层的可行性,以便按需建造月球结构。

Redwire风化层打印(RRP)研究将前往国际空间站诺斯罗普·格鲁曼公司天鹅座宇宙飞船,预定于美国东部时间8月10日下午6点前发射。在发射前由NASA主办的一次媒体电话会议上,Redwire的首席技术官迈克尔·斯奈德解释了该公司希望通过该项目实现的目标,以及它对未来太空探索任务的意义。

“Redwire风化层打印项目是利用风化层模拟原料进行在轨增材制造的技术演示,”他说。“这是开发月球表面可持续制造能力的关键一步,最终将通过利用可用资源和自适应系统建立人类在地球外的永久存在。所以这对未来来说是非常令人兴奋的,希望这样的东西最终能部署在月球上。”

红线风化层印刷研究

美国国家航空航天局(NASA)等国家太空机构正在继续寻求在月球和火星上永久存在,利用现场可用的原始资源建造建筑和栖息地,可以减少未来的任务需要从地球带来的材料。因此,这可以大大减少发射质量和未来任务的成本,并提供一种更可持续的方法在行星上建造住房和其他结构。

一旦安装在国际空间站上,RRP项目将试图展示在微重力条件下使用风化层原料进行3D打印的潜力在空间增材制造设备目前安装在空间站上。风化层是在月球等行星表面发现的松散岩石和土壤,该研究希望证明3D打印材料的可行性,以在未来的太空探索任务中建造按需栖息地。

在该项目中,Redwire将使用由金属氧化物和粘合剂组成的原料,模拟风化层,以3D打印多个板,一旦带回地球,将形成所需的测试样品的确切规格。将样品印刷成印版也将使Redwire能够为破坏性测试阶段生产尽可能多的样品。风化层模拟样品将使用类似熔融沉积的挤压3D打印技术打印出来。

斯奈德解释说:“为了这次演示,国际空间站将制作最初的三组样本。”“这将通过将新开发的制造组件安装到Redwire现有的增材制造设施中来实现。一旦这些部件或标本被归还,美国宇航局将通过破坏性测试来测试打印物的材料特性。”

红线风化层打印设备套件,包括红线的增材制造设备,打印头,板和月球风化层模拟原料,将发射到国际空间站。通过Redwire照片。
红线风化层打印设备套件,包括红线的增材制造设备,打印头,板和月球风化层模拟原料,将发射到国际空间站。通过Redwire照片。

“太空制造”增材制造设备的硬件是与美国国家航空航天局马歇尔航天飞行中心合作开发的,旨在识别和测试在月球表面进行常规制造的方法,以支持美国国家航空航天局的制造阿耳特弥斯计划.斯奈德说,美国宇航局的阿耳特弥斯计划的一个关键阶段是为未来的月球表面探索任务创建月球基础设施,这对人类在月球和其他地方的可持续存在至关重要。

“有效载荷实际上是一个制造头,插入我们在国际空间站上现有的增材制造设施,”他补充说。“自2016年以来,我们已经为它生产了200多个工具,所以基本上这是一个新的沉积头和新的沉积板,我们将在上面进行打印。我们对此非常兴奋,因为这是首次在微重力条件下测试一种新的制造技术。”

在这个项目上,Redwire已经与NASA的马歇尔航天飞行中心合作了一段时间,并参加了第一轮3D打印人居百年挑战赛。这个多阶段的挑战旨在推进建筑技术,为地球和其他地方创造可持续的住房解决方案,这也是Redwire的风化层模拟材料的起源。

一旦3D打印的风化层样品返回地球,它们将被分析,并与发射前在地面设施中生产的样品进行比较。比较样本将有助于Redwire验证打印过程是否在重力水平低于地球的情况下工作。

“这种能力已经在地球上得到了证明,但还需要在太空环境中进一步验证,”斯奈德说。“在地面和微重力条件下操作将提高在月球和火星等有重力场的行星体上使用的能力。风化层打印演示将是首次在太空中制造风化层模拟原料的测试。”

这项RRP研究将于8月10日在诺斯罗普·格鲁曼公司的第16次商业补给服务任务中从弗吉尼亚州的NASA瓦勒普斯飞行设施启动。向国际空间站发射的其他实验和物资还包括研究肌肉损失的工程组织、黏液霉菌、流动沸腾和冷凝实验,以及热保护系统等。

在NG-16上发射的Redwire风化层打印(RRP)设备套件的飞行前视图,包括RRP打印头、板和月球风化层模拟原料。
在NG-16上发射的Redwire风化层打印(RRP)设备套件的飞行前视图,包括RRP打印头、板和月球风化层模拟原料。

3D打印外星球结构

随着多个国家航天机构寻求在月球上建立永久存在,增材制造正引起越来越多的兴趣。

例如,德克萨斯州的建筑公司图标已经获得了一份NASA的合同,用于开发全尺寸原型外星球3D打印机.作为该项目的一部分,该团队正致力于仅使用月球风化层制造太空飞行结构。

3D打印月球风化层在零重力也被来自布朗瑞格技术大学激光中心的汉诺威在一个名为“月亮升起”的项目中。科学家们设计出了一种定制的激光器,经过进一步的研发,这种激光器可以成为一种可以飞行的月球车的基础,使宇航员能够在月球上创造经济的长期结构。

其他地方,俄罗斯航天局俄罗斯宇航局是否已证实其对长期特派团的支持3D打印结构由现场材料制成,中国国家航天局透露了自己的计划3D打印月球基地

“红线”项目负责人豪伊·舒尔曼(Howie Schulman)在将“红线”风化层印刷板交付NASA发射前打包。通过Redwire照片。
“红线”项目负责人豪伊·舒尔曼(Howie Schulman)在将“红线”风化层印刷板交付NASA发射前打包。通过Redwire照片。

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特色的图像显示红线风化层打印设备套件,包括红线的增材制造设备,打印头,板和月球风化层模拟原料,将发射到国际空间站。通过Redwire照片。