來(lái)自美國(guó)10所大學(xué)的本科生團(tuán)隊(duì)為未來(lái)的登月任務(wù)設(shè)計(jì)了可重復(fù)使用的3D打印發(fā)射著陸墊。

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這一概念被稱為“月球羽流減緩裝置”（Lunar Pillow Releasation Device），或稱“月球墊”，它被設(shè)計(jì)成可以直接在月球表面發(fā)現(xiàn)的月球表土材料進(jìn)行3D打印。主要是為彌補(bǔ)一個(gè)未解決的問(wèn)題，即遇到啟動(dòng)著陸燒傷。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣所產(chǎn)生的力會(huì)導(dǎo)致松散的月球塵埃揚(yáng)起并攪動(dòng)。其新穎的曼荼羅式內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)可以將月球塵埃以層流的方式向外引導(dǎo)，從而降低了由月球登陸引起的原本非常湍急的沙塵暴強(qiáng)度。

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一月初，學(xué)生們?cè)诿绹?guó)航空航天學(xué)院的2021科技論壇上發(fā)表了有關(guān)其概念著陸平臺(tái)的研究論文。美國(guó)宇航局馬歇爾太空飛行中心首席技術(shù)員約翰·丹卡尼奇（John Dankanich）表示：“當(dāng)您瀏覽此出版物時(shí)，學(xué)生和學(xué)校的多樣性非常獨(dú)特。與各種各樣的團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)的解決方案，對(duì)解決NASA技術(shù)空白的創(chuàng)新具有明顯的優(yōu)勢(shì)?！?/p>

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3D打印月球發(fā)射和著陸墊的內(nèi)部幾何形狀

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3D打印的月球墊

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該設(shè)計(jì)最初是2019年由Dankanich組織在為期12周培訓(xùn)課程中的NASA提案寫作和評(píng)估體驗(yàn)中提出的。這個(gè)想法在當(dāng)時(shí)被稱為DUST DEVILS，其最高排名獲得了NASA內(nèi)部主題專家的團(tuán)隊(duì)資金和技術(shù)支持。然后，在2020年6月，研究小組向馬歇爾的專家們介紹了最終設(shè)計(jì)，專家們獲得了在地球上打印和測(cè)試原型所需的資金。

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丹卡尼奇補(bǔ)充說(shuō)：“該提案解決了一些技術(shù)難題，因?yàn)樵擁?xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的月球探測(cè)所需的安全且可重復(fù)使用的著陸平臺(tái)。該團(tuán)隊(duì)聘請(qǐng)了NASA主題專家，從概念制定到初步設(shè)計(jì)。然后，他們?cè)诙潭痰膸讉€(gè)月內(nèi)就將這種設(shè)計(jì)與規(guī)?；脑O(shè)計(jì)變成了現(xiàn)實(shí)?！?/p>

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護(hù)墊本身包括兩個(gè)單獨(dú)的層，火箭所在的屋頂和內(nèi)部空間，內(nèi)部空間充滿用于重定向廢氣的通道。屋頂具有狹縫，使排氣能夠分散到整個(gè)內(nèi)部通道中，然后從排氣孔中將其從圍繞發(fā)射板邊緣的通風(fēng)口中抽出。火箭的重量由中央錐體和分隔板支撐。

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學(xué)生們?cè)跔I(yíng)地斯威夫特（Camp Swift）建造了電子秤

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測(cè)試原型

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為了測(cè)試設(shè)計(jì)的可行性，學(xué)生們?nèi)ツ昱c馬歇爾的專家一起，在得克薩斯州的斯威夫特營(yíng)地，使用了由ICON建筑公司開(kāi)發(fā)的混凝土3D打印機(jī)和該項(xiàng)目的特殊水泥基材料打印了一個(gè)小規(guī)模的原型。

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馬歇爾太空技術(shù)開(kāi)發(fā)部，Jacobs工程集團(tuán)的太空制造工程師邁克·菲斯克補(bǔ)充說(shuō)：“去年很高興與這些學(xué)生一起工作，并幫助推進(jìn)行星發(fā)射和著陸方面的最新技術(shù)墊?！?/p>

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菲斯克（Fiske）和學(xué)生打算在二月下旬返回斯威夫特營(yíng)地，在高溫和壓力下通過(guò)真實(shí)的火箭熱試驗(yàn)和材料樣品評(píng)估來(lái)測(cè)試原型墊。在打印過(guò)程中，將測(cè)量溫度、應(yīng)變和排氣流量等參數(shù)所需的儀器集成到墊板中。

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除了著陸區(qū)以外，NASA多年來(lái)一直在進(jìn)行有關(guān)太空制造的想法。航天局最初選擇工程公司COSM Advanced Manufacturing Systems于2017年開(kāi)發(fā)的一種自動(dòng)電子束3D打印機(jī)。該公司最近宣布，已開(kāi)始著手最終開(kāi)發(fā)和建造基于DED的金屬3D打印機(jī)，以滿足NASA對(duì)太空組件維修的需求。

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布倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光中心（LZH）的科學(xué)家最近首次在零重力下3D打印了月球重石。作為“ MOONRISE”項(xiàng)目的一部分，該團(tuán)隊(duì)在其“ MIRA3D”月球漫游車上安裝了定制激光，并將月塵融化成球形，為飛行準(zhǔn)備就緒的模型鋪平了道路，該模型可以給未來(lái)的宇航員在月球長(zhǎng)期制造提供條件。