3D-печать на Марсе станет возможной благодаря пыли на Красной планете
Отправить что-либо в космос дорого. Согласно исследованию, опубликованному этим летом в Международном Журнале Прикладных Керамических Технологий, для того, чтобы что-то доставить на орбиту Земли с помощью космических челноков, НАСА оплачивает около 54’000 долларов за килограмм. В то же время, SpaceX называет цены, начинающиеся от 1,2 миллиона долларов за запуск 200-килограммовой полезной нагрузки.
Группа ученых во главе с Вашингтонским государственным университетом (WSU) в США считает, что затраты на запуск можно сократить, если объекты не доставлять с Земли, а печатать на 3D-принтере прямо в космосе.
«3D-печать в космосе - это то, что должно произойти, если мы хотим думать о пилотируемой миссии, так как действительно невозможно все нести отсюда», - высказал мнение Амит Бандьопадхьяй, профессор Школы машиностроения и материаловедения WSU и соавтор исследования. «И если мы что-то забудем на Земле, то мы не сможем вернуться, чтобы забрать это».
В идеале будущие астронавты должны иметь возможность получить все материалы, которые им нужны для 3D-печати, на Луне или Марсе. Поэтому исследователи хотели проверить, можно ли использовать марсианский реголит для создания полезных материалов с помощью 3D-принтера.
Для этого они сначала создали вещество, имитирующее комбинацию оксида алюминия, кремнезема, оксида железа и оксида кальция, найденных на Красной планете, и объединили его с порошком титанового сплава. Затем материал был расплавлен лазером на 3D-принтере и нанесен слой за слоем, чтобы сформировать новый объект.
После того, как напечатанный объект остыл, исследователи протестировали его различные физические свойства и обнаружили, что он прочнее, чем один только титановый сплав.
«Если мы добавим какую-либо керамику к металлу, то получаются композиты», - сказал Бандьопадхьяй в интервью на этой неделе. «Добавление керамики увеличивает прочность, так как делает материалы намного тверже. Поскольку реголит — это прежде всего керамический материал, добавление марсианского реголита повышает прочность металлического титана».
Композитный материал достаточно прочен, чтобы выдерживать высокие температуры, что делает его потенциально полезным для создания деталей двигателя. Однако добавление более высоких концентраций моделируемой марсианской пыли сделало композитный материал более хрупким. Композиты, изготовленные из пятипроцентного искусственного реголита, были прочными, но при 100-процентном содержании материал легко трескался.
Хотя полученный композитный материал кажется многообещающим, попытка использовать 3D-принтер на Марсе сопряжена с другими трудностями.
«У нас на Земле есть гравитация. На Марсе все по-другому. Так что это не просто обычная 3D-печать; чтобы что-то напечатать нам нужно учитывать условия Марса. К счастью, технология 3D-печати прошла долгий путь, и мы уже недалеко от печати на лунных или марсианских поверхностях. Для работы этих систем нам придется улавливать солнечную энергию», - сказал Бандьопадхьяй.
Он надеется в будущем напечатать на 3D-принтере больше деталей с использованием различных смесей металлов и реголита. По словам Бандьопадхьяй, эксперименты доказывают, что 3D-печать с использованием материалов с Луны и Марса возможна. Время покажет, станет ли это реальностью.
