载人登月的终极秘诀:月球尘埃3D打印

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12: 50: 53 ZOL中关村在线

1969年的阿波罗11号登月任务只持续了8天。如果我们想在月球,火星和其他地方建立永久性基地,未来的宇航员将不得不在距离地球数月或数年的太空中度过更多天。然后问题来了:如何保持太空的长期生存和生命?从地球发射材料和材料的成本太高且不可持续,最好的方法仍然是采用当地材料。

过去的研究主要集中在如何获得月球表面的原材料,以建造房屋和道路等基本生活设施。如今,3D打印技术的成熟已经帮助研究人员走得更远。新的研究重点是3D打印部件或月球上各种设施的更换部件。原材料是满月的月尘。

使用月球尘埃3D打印生活设施部件

件测试的3D打印机。用于3D打印的原材料是各种各样的,除了塑料,金属,陶瓷等之外,粘土是其中之一。此外,3D打印高度自动化,节省人力,并支持远程控制。从理论上讲,完全有可能在宇航员到达月球之前启动3D打印机并构建基础设施或工具。一旦宇航员成功降落在月球上,他们就会利用月球上的设施来工作。

具有月球尘埃的直接3D打印工具零件

当然,也存在重大挑战。 3D打印主要是为了在地球上使用而开发的,原理所依赖的重力和温度与地表环境密切相关。在更复杂的月球或火星环境中,一切都还是未知数。

月球表面被风化层覆盖,这是一种松散的粉状物质,由数百万年的流星轰击月球表面形成。我们可以将它理解为月球的土壤,由小于几毫米的细颗粒组成。对于3D打印,这种土壤是一种天然形成的优质原材料,辅以粘合剂和催化剂,可以印刷各种零件或设施。

月球表面的风化层

英国拉夫堡大学AMRG小组的Thanos Goulas博士发表了题为《用月球尘埃3D打印》的论文。团队成员一直在研究如何使用月球风化层来打印一系列工程组件。

Thanos Goulas博士发表了一篇论文《用月球尘埃3D打印》

详细的解决方案是使用激光将非常少的能量转换成热量,热量利用热量熔化并熔化风化层的晶粒,形成薄而坚固的材料切片。多次重复此过程并逐层进行以构建3D对象。每层厚度不超过1毫米,因此更适合生产较小的,精确设计的工具,例如灰尘或水净化过滤器,通常需要小于1微米(0.001毫米)的孔。如果重要部件损坏或磨损,3D打印将能够直接在月球上制作部件,大大减少了从地球到月球的空间发射的频率和重量。

Thanos Goulas博士专门从事增材制造研究

目前的研究在材料领域取得了进展,需要更好地了解材料及其与3D打印工艺的相互作用,并设计新的技术解决方案以克服这些限制因素。下一步将是使用真正的月球风化层测试3D打印。地球上现有的样本非常有限,但随着人类进入月球探测的新时代,可能很快会有足够的月球尘埃样本用于研究和开发月球3D打印技术。

1969年的阿波罗11号登月任务只持续了8天。如果我们想在月球,火星和其他地方建立永久性基地,未来的宇航员将不得不在距离地球数月或数年的太空中度过更多天。然后问题来了:如何保持太空的长期生存和生命?从地球发射材料和材料的成本太高且不可持续,最好的方法仍然是采用当地材料。

过去的研究主要集中在如何获得月球表面的原材料,以建造房屋和道路等基本生活设施。如今,3D打印技术的成熟已经帮助研究人员走得更远。新的研究重点是3D打印部件或月球上各种设施的更换部件。原材料是满月的月尘。

使用月球尘埃3D打印生活设施部件

件测试的3D打印机。用于3D打印的原材料是各种各样的,除了塑料,金属,陶瓷等之外,粘土是其中之一。此外,3D打印高度自动化,节省人力,并支持远程控制。从理论上讲,完全有可能在宇航员到达月球之前启动3D打印机并构建基础设施或工具。一旦宇航员成功降落在月球上,他们就会利用月球上的设施来工作。

具有月球尘埃的直接3D打印工具零件

当然,也存在重大挑战。 3D打印主要是为了在地球上使用而开发的,原理所依赖的重力和温度与地表环境密切相关。在更复杂的月球或火星环境中,一切都还是未知数。

月球表面被风化层覆盖,这是一种松散的粉状物质,由数百万年的流星轰击月球表面形成。我们可以将它理解为月球的土壤,由小于几毫米的细颗粒组成。对于3D打印,这种土壤是一种天然形成的优质原材料,辅以粘合剂和催化剂,可以印刷各种零件或设施。

月球表面的风化层

英国拉夫堡大学AMRG小组的Thanos Goulas博士发表了题为《用月球尘埃3D打印》的论文。团队成员一直在研究如何使用月球风化层来打印一系列工程组件。

Thanos Goulas博士发表了一篇论文《用月球尘埃3D打印》

详细的解决方案是使用激光将非常少的能量转换成热量,热量利用热量熔化并熔化风化层的晶粒,形成薄而坚固的材料切片。多次重复此过程并逐层进行以构建3D对象。每层厚度不超过1毫米,因此更适合生产较小的,精确设计的工具,例如灰尘或水净化过滤器,通常需要小于1微米(0.001毫米)的孔。如果重要部件损坏或磨损,3D打印将能够直接在月球上制作部件,大大减少了从地球到月球的空间发射的频率和重量。

Thanos Goulas博士专门从事增材制造研究

目前的研究在材料领域取得了进展,需要更好地了解材料及其与3D打印工艺的相互作用,并设计新的技术解决方案以克服这些限制因素。下一步将是使用真正的月球风化层测试3D打印。地球上现有的样本非常有限,但随着人类进入月球探测的新时代,可能很快会有足够的月球尘埃样本用于研究和开发月球3D打印技术。