Niewielka ilość symulowanej pokruszonej skały marsjańskiej zmieszana ze stopem tytanu stworzyła mocniejszy, wysokowydajny materiał w procesie drukowania 3D, który pewnego dnia będzie mógł zostać wykorzystany na Marsie do produkcji narzędzi lub części rakiet. Części zostały wykonane przez naukowców z Washington State University z zaledwie 5% do 100% marsjańskiego regolitu, czarnej sproszkowanej substancji mającej naśladować skalisty, nieorganiczny materiał znajdujący się na powierzchni czerwonej planety. Podczas gdy części z 5% regolitem marsjańskim były mocne, części z regolitu w 100% okazały się kruche i łatwo pękały. Mimo to nawet materiały o wysokiej zawartości Marsa byłyby przydatne do wytwarzania powłok chroniących sprzęt przed rdzą lub uszkodzeniem popromiennym.
Wydaje się, że odrobina marsjańskiego pyłu pokonuje długą drogę. Niewielka ilość symulowanej pokruszonej skały marsjańskiej zmieszana ze stopem tytanu stworzyła mocniejszy, wysokowydajny materiał w procesie drukowania 3D, który pewnego dnia będzie mógł zostać wykorzystany na Marsie do produkcji narzędzi lub części rakiet.
Części zostały wykonane przez naukowców z Washington State University z zaledwie 5% do 100% marsjańskiego regolitu, czarnej sproszkowanej substancji mającej naśladować skalisty, nieorganiczny materiał znajdujący się na powierzchni czerwonej planety.
Podczas gdy części z 5% regolitem marsjańskim były mocne, części z regolitu w 100% okazały się kruche i łatwo pękały. Mimo to, nawet materiały o wysokiej zawartości Marsa byłyby przydatne w tworzeniu powłok chroniących sprzęt przed rdzą lub uszkodzeniem popromiennym, powiedział Amit Bandyopadhyay, autor badania opublikowanego w International Journal of Applied Ceramic Technology.
„W kosmosie drukowanie 3D jest czymś, co musi się wydarzyć, jeśli chcemy myśleć o misji załogowej, ponieważ tak naprawdę nie możemy stąd zabrać wszystkiego” – powiedział Bandyopadhyay, profesor w Szkole Inżynierii Mechanicznej i Materiałowej WSU. „A jeśli o czymś zapomnieliśmy, nie możemy wrócić po to”.
Przenoszenie materiałów w kosmos może być niezwykle kosztowne. Na przykład autorzy zauważyli, że umieszczenie wahadłowca kosmicznego NASA na orbicie okołoziemskiej wynosi około 54 000 dolarów. Wszystko, co można zrobić w kosmosie lub na planecie, oszczędziłoby masy i pieniędzy – nie wspominając o tym, że jeśli coś się zepsuje, astronauci będą potrzebowali sposobu na naprawę tego na miejscu.
Bandyopadhyay po raz pierwszy zademonstrował wykonalność tego pomysłu w 2011 roku, kiedy jego zespół wykorzystał druk 3D do produkcji części z regolitu księżycowego, symulowanej kruszonej skały księżycowej, dla NASA. Od tego czasu agencje kosmiczne przyjęły tę technologię, a Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ma własne drukarki 3D do produkcji potrzebnych materiałów na miejscu i do eksperymentów.
W tym badaniu Bandyopadhyay wraz ze studentami Ali Afrouzian i Kellen Traxel użyli proszkowej drukarki 3D do zmieszania symulowanego marsjańskiego pyłu skalnego ze stopem tytanu, metalu często używanego w eksploracji kosmosu ze względu na jego wytrzymałość i odporność na ciepło. W ramach tego procesu laser o dużej mocy podgrzał materiały do ponad 2000 stopni Celsjusza (3632 F). Następnie stopiona mieszanka marsjańskiego materiału regolitowo-ceramicznego i metalowego spłynęła na ruchomą platformę, która umożliwiła naukowcom tworzenie różnych rozmiarów i kształtów. Po ostygnięciu materiału naukowcy przetestowali go pod kątem wytrzymałości i trwałości.
Materiał ceramiczny wykonany w 100% z marsjańskiego pyłu skalnego pękał podczas stygnięcia, ale jak zauważył Bandyopadhyay, nadal może stanowić dobre powłoki dla osłon radiacyjnych, ponieważ pęknięcia nie mają znaczenia w tym kontekście. Ale tylko odrobina marsjańskiego pyłu, mieszanina z 5% regolitem, nie tylko nie pękała ani nie bulgotała, ale również wykazywała lepsze właściwości niż sam stop tytanu, co oznaczało, że można było z niej wytwarzać lżejsze elementy, które nadal mogłyby wytrzymać duże obciążenia.
„Daje to lepszy materiał o wyższej wytrzymałości i twardości, dzięki czemu może on działać znacznie lepiej w niektórych zastosowaniach” – powiedział.
To badanie to dopiero początek, powiedział Bandyopadhyay, a przyszłe badania mogą przynieść lepsze kompozyty przy użyciu różnych metali lub technik drukowania 3D.
„To pokazuje, że jest to możliwe i może powinniśmy myśleć w tym kierunku, ponieważ nie chodzi tylko o wytwarzanie słabych części z tworzyw sztucznych, ale także o części z kompozytów metalowo-ceramicznych, które są mocne i można je wykorzystać do wszelkiego rodzaju elementów konstrukcyjnych” – powiedział.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Stanowy Waszyngton. Oryginał napisany przez Sarę Zaske. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.