工程师表示,火星尘埃可用于 3D 打印和未来太空任务中的火箭部件。
(研究人员找到了一种将火星表面的灰尘用于 3D 打印工具和火箭部件的方法。)
将1公斤物体送入地球轨道需要38万元
如果人类有一天要生活在火星上,我们需要学习如何生产在这个星球上生存所需的大部分食物和设备。那是因为将材料送入太空的成本高得令人望而却步。例如,NASA 的航天器只需将 1 公斤的有效载荷送入地球轨道,就需要花费 5.40,000 美元(约合人民币 380,000 元)。
因此,可以在火星上制造的任何东西都可以节省太空船的负载和金钱,更不用说如果有什么东西坏了,宇航员需要知道如何当场修理。
华盛顿州立大学的研究人员现在发现,可以用火星表面的灰尘 3D 打印工具和火箭部件。研究人员称太空中使用雷达,这一突破可以让未来的太空旅行更便宜、更实用。
有模拟月球岩石 3D 打印部件
华盛顿州立大学机械与材料工程学院的 Amit Banjopadia 教授说:“在太空中,如果我们想做载人任务,就必须 3D 打印,因为我们真的无法从这里(地球)得到它来承载一切. 如果我们忘记了什么,我们就不能回来取它。”
Amit 教授在 2011 年为 NASA 进行了一项类似的实验,使用 3D 打印从模拟的破碎月球岩石或月球风化层中制造零件。从那时起,航天机构越来越多地致力于 3D 打印,而国际空间站现在拥有自己的设施来制造现场和实验所需的材料。
(使用 5% 到 100% 的火星风化工具。)
模拟创造了一种强大的高性能材料
Amit 教授与学生 Avery Afzana 和 Karen Tekas 使用基于粉末的 3D 打印机将模拟的火星岩尘(称为风化层)与钛合金混合,钛因其强度和热量而经常用于太空探索反抗。然后通过使用高功率激光将材料加热到 2000°C 以上来熔化材料。他们将熔化的混合物倒在一个可以制成不同大小和形状的移动平台上。
材料冷却后,研究人员测试了它的强度和耐用性。他们发现,少量模拟破碎的火星岩石与钛合金混合制成了一种坚固的高性能材料,可用于制造登陆火星的工具和火箭部件。
他们使用了 5% 到 100% 的火星风化层——一种黑色粉末状物质,旨在模仿火星表面的岩石无机材料,机器人手或漫游车可以收集这些材料。用 5% 表土制成的零件比单独使用钛的性能更好,这意味着它可以用来制造重量更轻但仍能承受重载的零件。 “它为您提供了更好、更强、更硬的材料,因此它可以在某些应用中表现更好,”Amit 说。
由 100% 表土制成的零件易碎且容易开裂,但 Amit 声称该材料仍可用作辐射屏蔽涂层。
这项发表在国际应用陶瓷技术杂志上的研究只是一个开始,未来的研究可能会导致使用不同金属或 3D 打印技术开发出更好的复合材料。
阿米特说,这说明研究是可行的,或许我们应该往这个方向思考。 “因为它不仅可以制造易碎的塑料部件,还可以制造坚固的金属陶瓷复合部件,可用于任何类型的结构。”
(研究人员探索将火星尘埃用于 3D 打印工具和火箭部件。)
NASA 发射载人火星任务
美国宇航局计划在 1930 年代首次登陆月球后发射载人火星任务。火星已成为人类探索太空的下一个巨大飞跃。
但在人类到达红色星球之前,宇航员将采取一系列小步骤返回月球进行为期一年的任务。月球轨道任务的详细信息已作为 2030 年代火星任务计划的一部分发布。
2017 年 5 月,美国宇航局负责政策和计划的副署长格雷格·威廉姆斯概述了航天局的四阶段计划,即人类在一天内访问火星的计划,以及预期的时间框架。
第 1 阶段和第 2 阶段将涉及到月球空间的多次旅行,以建立一个为旅行提供中转站的栖息地。交付的最后一件硬件将是实际的深空飞行器,后来将用于将宇航员运送到火星。 2027 年将进行为期一年的火星生命模拟。第三和第四阶段将在 2030 年后开始,包括继续探索火星系统和火星表面。
【新闻链接】月球土壤可用作火箭燃料
今年5月5日,南京大学、香港中文大学(深圳)和中国科技大学的研究团队在国际学术期刊《焦耳》上发表文章称,该团队正在详细分析嫦娥五号取回的东西。对月球土壤(以下简称嫦娥五号月球土壤)的元素和矿物结构进行分析后发现,月球土壤中含有一些活性化合物。它们可以作为催化剂太空中使用雷达,在阳光的帮助下将水和二氧化碳转化为氧气、氢气和甲烷、甲醇。
基于这一发现,团队提出了利用月球土壤进行地外人工光合作用的策略,希望为“零能量”月球生命支持系统奠定物质基础,以支持月球探索、研究和旅行。
“嫦娥五号月球土壤来自月球表面非常年轻的玄武岩。这种矿物富含铁、钛等人工光合作用常用的催化剂成分。该团队使用机器学习等方法对月球土壤结构进行了多次实验。据分析,这些月球土壤中大约有24种结晶矿物,其中钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石等8种结晶矿物以及各种铁基化合物,在人工光合作用中都能发挥良好的催化性能。 . ”论文共同第一作者、南京大学教授姚英芳告诉科技日报记者。
月球土壤的实际催化性能如何?研究团队将月球土壤作为催化材料用于光伏水电解、光催化水分解、光催化二氧化碳还原和光热催化二氧化碳加氢。高性能和选择性。
“在这些实验中,我们以模拟的阳光、水和二氧化碳为原料,将月球土壤与美国阿波罗计划回收的模拟月球土壤和地球表面的玄武岩进行对比,发现这三种在光伏电解水中,嫦娥五号月壤产生氧气和氢气的效率最高,在光热催化二氧化碳加氢反应中,嫦娥五号月壤产生甲烷和甲醇的效率高于其他材料。”何姚英芳高兴地说,氧气可以为人类提供生命支持,甲烷是火箭推进剂的活性成分,甲醇是有机化学品的原料。