• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Återvända till månen? 3D-utskrift med moondust kan vara nyckeln till framtida månliv

    3D-utskrift med moondust. Kredit:Thanos Goulas, Författare tillhandahålls

    Hela Apollo 11-uppdraget till månen tog bara åtta dagar. Om vi ​​någonsin vill bygga permanenta baser på månen, eller kanske till och med Mars eller bortom, då kommer framtida astronauter att behöva spendera många fler dagar, månader och kanske till och med år i rymden utan en konstant livlina till jorden. Frågan är hur de skulle få tag i allt de behövde. Att använda raketer för att skicka all utrustning och förnödenheter för att bygga och underhålla långsiktiga bosättningar på månen skulle bli oerhört dyrt.

    Det är här 3D-utskrift kan komma in, tillåter astronauter att konstruera vad deras månkoloni behöver av råmaterial. Mycket av spänningen kring 3D-utskrift i rymden har fokuserat på att använda den för att konstruera byggnader från månsten. Men min forskning tyder på att det faktiskt kan vara mer praktiskt att använda detta månstoft för att leverera måntillverkningslaboratorier som tillverkar ersättningskomponenter för alla typer av utrustning.

    Tekniskt känd som additiv tillverkning, 3D-utskrift består av en sofistikerad grupp av teknologier som kan producera fysiska produkter av nästan vilken form som helst eller geometrisk komplexitet från digital design. Tekniken kan redan göra saker från en enorm palett av material inklusive metaller, keramik och plast, varav några kan användas för att tillverka rymdutrustning.

    3D-utskrift har också den extra fördelen att arbeta med minimal mänsklig inblandning. Du kan bara ställa in den för utskrift och vänta på den färdiga produkten. Det betyder att den till och med kan fjärrstyras. I teorin, du kan skicka en 3D-skrivare till månen (eller någon annan rymddestination) före en mänsklig besättning och den kan börja tillverka strukturer innan astronauterna ens anlände.

    Det finns, självklart, betydande utmaningar. 3D-utskrift har i första hand utvecklats för användning på jorden, förlitar sig på vissa konsekventa nivåer av gravitation och temperatur för att fungera som designat. Hittills använder den material som är betydligt mindre komplexa än de som finns på ytan av månen eller Mars.

    Små komponenter kunde tillverkas snabbt och utan andra material. Kredit:Thanos Goulas, Författare tillhandahålls

    Utskrift med moondust

    Månen är täckt av regolit, en lös, pulverformigt material bildat av miljontals år av meteorer som bombarderar månens yta. Detta har långsamt förvandlat de översta lagren av berggrunden till ett jordliknande material tillverkat av korn mindre än några millimeter i diameter. Även om du i teorin skulle kunna använda regolit för additiv tillverkning, för 3-D-tryckta hus eller till och med mer grundläggande komponenter som tegel och cement skulle du behöva ytterligare material från jorden för att blandas med regoliten som flytande bindemedel.

    Mina kollegor och jag har undersökt hur du kan 3-D-printa en rad tekniska komponenter med enbart regolit. Vår teknik går ut på att använda en laser för att omvandla en mycket liten mängd energi till värme som kan smälta och smälta samman korn av regolit för att bilda en tunn men fast skiva av materialet. Genom att upprepa denna process flera gånger och lägga till fler lager i följd, vi kan så småningom bygga ett tredimensionellt objekt.

    Varje lager är mer än 1 mm tjockt, så att bygga stora strukturer som väggar eller kompletta skydd skulle ta en opraktisk tid. Istället, det är mycket bättre för att producera mindre, exakt utformade mycket detaljerade föremål som damm- eller vattenfilter, som vanligtvis behöver hål på mindre än en mikron (0,001 mm). 3D-utskrift skulle vara särskilt användbart för att replikera vitala komponenter om de skulle bli skadade eller slitna, och behövde bytas ut snabbare än det skulle ta ett förrådsfartyg för att ta ett nytt från jorden.

    För att ta reda på hur man får den här 3D-utskriften att fungera i rymden, vi har gjort djupgående undersökningar av både materialet och processerna, och försökte förstå hur förhållandena på månen sannolikt skulle påverka dem. Utan en färdig tillgång på riktig regolit, vi använde ett material som imiterar dess bulkkemiska och mineralsammansättning. Detta bildades under mycket annorlunda förhållanden än ett meteorbombardement, men det är tillräckligt komplext för att vi ska studera dess interaktion med lasern och använda den kunskapen för att uppskatta hur riktig regolit skulle reagera.

    Vi behöver fortfarande bättre förstå materialet och dess interaktion med 3D-utskriftsprocessen, och utveckla nya tekniska lösningar för att övervinna eventuella begränsningar. I detta skede, det är till och med svårt för oss att veta vilken typ av saker som kan gå fel. Men ett bra nästa steg skulle vara att testa 3-D-utskrift med riktig regolit. Existerande prover på jorden är mycket begränsade, men med mänskligheten redo att gå in i en ny era av månaktivitet, kanske kan ett färdigt förråd snart bli tillgängligt.

    Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com