Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) работают с НАСА над разработкой технологии для ракеты, работающей на солнечной энергии, которая могла бы приблизить исследование межзвездного пространства.

Вместо использования горючих источников топлива солнечная силовая установка будет использовать водород от солнца, нагревать его, а затем выбрасывать его через сопло для создания тяги. Считается, что солнечные двигатели могут как ускорить путешествие к гелиопаузе — краю солнечной системы, так и позволить зондам пройти гораздо дальше, чем предполагалось ранее. По словам Джейсона Бенкоски, ученого из APL, солнечная силовая установка будет примерно в три раза эффективнее, чем доступные в настоящее время обычные химические двигатели.

Бенкоски сказал WIRED: «Мы хотим создать космический корабль, который будет летать быстрее, дальше и приближаться к Солнцу, чем что-либо когда-либо делалось раньше».

Для этого ученые APL изучают, как металлическую 3D-печать можно использовать для теплозащитного экрана ракеты. По словам Бенкоски, аддитивное производство является «ключевым компонентом» в разработке теплозащитного экрана наряду с достижениями в области материаловедения.

nasa and johns hopkins apl use metal 3d printing for interstellar solar powered rocket 3d printing industry 629534b Графика межзвездного зонда. Изображение предоставлено Johns Hopkins APL.

Достижение гелиопаузы

Расположенная примерно в 11 миллиардах миль от Земли, гелиопауза — это точка, в которой заканчивается влияние Солнца как источника тепла и начинается межзвездное пространство. Только два космических корабля покинули нашу Солнечную систему раньше, «Вояджер-1» и «Вояджер-2», первоначальной миссией которых было исследование Юпитера и Сатурна. Путешествуя со скоростью 30 000 миль в час, «Вояджерам» потребовалось около 50 лет, чтобы добраться до края Солнечной системы.

Со своей новой солнечной двигательной установкой ученые APL надеются резко ускорить это путешествие и исследовать этот новый рубеж.

Для этого космический корабль должен пройти невероятно близко к Солнцу, чтобы выполнить маневр Оберта, который, по сути, превращает Солнце в гигантскую рогатку. Когда космический корабль вращается вокруг Солнца, гравитация солнца действует как множитель силы, который увеличивает скорость корабля, когда он запускает свои двигатели. Чем ближе космический корабль подойдет к Солнцу во время этого маневра, тем быстрее он будет лететь.

Укрепление теплового экрана

Чтобы позволить космическому кораблю пройти всего один миллион миль от Солнца, ученые исследуют новые материалы для защитного теплового экрана. В то время как обычный двигатель установлен на конце ракеты, солнечный силовой двигатель будет встроен в сам щит космического корабля.

Экран изготовлен из черной углеродной пены, с одной стороны покрытой белым светоотражающим материалом. Когда космический корабль проходит мимо Солнца, он поглощает выделяемый водород в сосудистую сеть своего щита, которая затем расширяется и взрывается из сопла на конце трубы, создавая тягу.

Во время миссии космический корабль проведет около двух с половиной часов при температуре около 4500 градусов по Фаренгейту, что побудило ученых исследовать новые материалы, которые можно покрыть снаружи, чтобы лучше отражать тепловую энергию. Команде также пришлось исследовать, как предотвратить взрыв горячего водорода внутри щита, и идентифицировать несколько материалов, которые могут быть подходящими для покрытия внутренних каналов щита.

Аддитивное производство сыграло значительную роль на этапе тестирования этих новых материалов, и ученые смогли напечатать металл в лаборатории на 3D-принтере.

НАСА и APL работают над концепциями межзвездной миссии с 2019 года, и в конце следующего года представят свои исследования Национальным академиям наук, инженерии и медицины в рамках декадного обзора гелиофизики, который определит будущее десятилетия, связанное с Солнцем. приоритеты науки.

nasa and johns hopkins apl use metal 3d printing for interstellar solar powered rocket 3d printing industry 5563209 Гелиосфера и межзвездная среда. Изображение предоставлено Johns Hopkins APL.

НАСА и 3D-печать для космоса

НАСА постоянно внедряет 3D-печать для создания прочных деталей, способных противостоять суровым условиям космоса, и недавно вступило в многочисленные партнерские отношения для дальнейшего применения этой технологии.

Ранее в этом году Центр космических полетов им. Маршалла (MSFC) НАСА объединился с KULR Technology Group для разработки систем батарей с 3D-печатью для пилотируемых и автономных космических приложений. Вскоре после этого НАСА заключило с техасской строительной компанией ICON контракт на разработку 3D-печати внеземной строительной системы для Луны.

С тех пор НАСА разработало компоненты ракетного двигателя, напечатанные на 3D-принтере, в рамках своего проекта Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT), который может сыграть роль в проекте Artemis по возвращению астронавтов на Луну. Тем временем, авиакосмический и оборонный подрядчик Lockheed Martin объединил усилия с калифорнийской ракетостроительной фирмой Relativity Space для 3D-печати снарядов для предстоящей экспериментальной миссии НАСА. НАСА также недавно показало, что его марсоход Perseverance, который должен приземлиться на Марсе в феврале 2021 года, оснащен одиннадцатью деталями, напечатанными на 3D-принтере.

Совсем недавно НАСА подписало соглашение о сотрудничестве с Центром передового опыта в области аддитивного производства ASTM International (AM CoE), в рамках которого НАСА определит потенциальные проекты 3D-печати для выполнения AM CoE.

nasa and johns hopkins apl use metal 3d printing for interstellar solar powered rocket 3d printing industry 69ab2fd ICON будет работать в рамках проекта НАСА «Олимп» над разработкой нового метода 3D-печати на Луне. Изображение через ICON.

Подпишитесь на информационный бюллетень индустрии 3D-печати, чтобы получать последние новости в области аддитивного производства. Вы также можете оставаться на связи, подписавшись на нас в Twitter и поставив нам отметку «Нравится» на Facebook.

Обязательно подпишитесь на подкаст Another Dimension в выбранном вами проигрывателе подкастов, чтобы не пропустить ни одной серии.

Ищете карьеру в аддитивном производстве? Посетите раздел «Работа в 3D-печати», чтобы узнать о вакансиях в отрасли.

На избранном изображении показано изображение межзвездного зонда. Изображение предоставлено Johns Hopkins APL.

Теги и медицина ARTEMIS ASTM Международный центр передового опыта ASTM Международный центр аддитивного производства инженерная икона Джейсон Бенкоски Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса Технологическая группа KULR Lockheed Martin НАСА Центр космических полетов NASA Маршалла Национальные академии наук Стойкость марсоход RAMPT Rapid Analysis and Manufacturing Двигательная технология Relativity Space Voyager 1 «Вояджер-2» nasa and johns hopkins apl use metal 3d printing for interstellar solar powered rocket 3d printing industry f9be230

Хейли Эверетт

Хейли — технологический журналист в 3DPI и имеет опыт работы в B2B-публикациях, посвященных производству, инструментам и велоспорту. Писая новости и статьи, она проявляет большой интерес к новым технологиям, которые влияют на мир, в котором мы живем.


Источник