ساخت قطعات موشک با خاک مریخ

مقادیر کمی از سنگ‌های مریخی شبیه‌سازی شده و به همراه آلیاژ تیتانیوم، ماده‌ای قوی و با کارایی بالا در فرایند چاپ سه‌بعدی تشکیل داده‌اند که می‌تواند روزی در مریخ برای ساخت ابزار یا قطعات موشک مورداستفاده قرار گیرد.

به گزارش هفت‌گرد و به نقل از فیز، این قطعه‌ها توسط پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتن با ۵ تا ۱۰۰ درصد از شبیه‌ساز خاک مریخ که ماده پودری سیاه رنگی برای شبیه‌سازی مواد سنگی و معدنی موجود در سطح سیاره سرخ است، ساخته شده‌اند. 

آمیت باندیوپادهای (Amit Bandyopadhyay) نویسنده مسئول این مطالعه می‌گوید: در حالی که قطعه‌ها حاوی ۵% از خاک مریخ قوی بودند، قطعه‌ها حاوی ۱۰۰% از خاک این سیاره، شکننده بودند و به راحتی ترک می‌خوردند. با این حال، موادی که حاوی مقادیر بالای خاک مریخ هستند هم در ساخت پوشش‌هایی برای محافظت از تجهیزات در برابر زنگ زدگی یا آسیب تشعشعات مفید هستند. 

در این مطالعه، باندیوبادهای به همراه دانشجویان فارغ‌التحصیل این دانشگاه – مواد سنگی و معدنی علی افروزیان و کلن تراکسل (Kellen Traxel)، از یک چاپگر سه‌بعدی برای مخلوط کردن غبار شبیه‌سازی شده سنگ مریخ با آلیاژ تیتانیوم استفاده کردند.

تیتانیوم فلزی است که اغلب در اکتشافات فضایی به دلیل استحکام و مقاومت در برابر حرارت استفاده می‌شود. به‌عنوان بخشی از این فرایند، یک لیزر پرقدرت مواد را تا بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد (۳۶۳۲ فارنهایت) گرم کرد. سپس، ترکیب ذوب شده خاک مریخ – سرامیک و مواد فلزی بر روی یک سکوی متحرک جاری شدند که به پژوهشگران اجازه داد اندازه‌ها و اشکال مختلفی از آن‌ها ایجاد کنند. پس از سرد شدن ماده، محققان آن را از نظر استحکام و دوام آزمایش کردند.

باندیوپادهای، استاد دانشکده مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه واشنگتن می‌گوید: اگر بخواهیم به یک ماموریت سرنشین‌دار در فضا فکر کنیم، چاپ سه‌بعدی باید اتفاق بیفتد، زیرا ما نمی‌توانیم همه چیز را از زمین به سیاره‌های دیگر حمل کنیم و اگر موردی را فراموش کردیم، نمی‌توانیم برای برداشتن آن بازگردیم.

همراه بردن مواد به فضا می‌تواند بسیار هزینه‌بر باشد. به‌عنوان‌مثال، قراردادن تنها یک کیلوگرم محموله در مدار برای شاتل فضایی ناسا حدود ۵۴ هزار دلار هزینه خواهد داشت. هرآنچه که بتوان آن را در فضا یا روی سیاره‌های دیگر ساخت، باعث کاهش وزن محموله‌ها و صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود. لازم به ذکر است که اگر تجهیزاتی در مریخ خراب شوند، فضانوردان باید راهی برای تعمیر آن در محل داشته باشند.

باندیوپادهای برای اولین‌بار در سال ۲۰۱۱ امکان‌پذیر بودن این ایده را نشان داد. تیم او از چاپ سه‌بعدی برای ساخت قطعاتی از سنگ‌های ماه برای ناسا استفاده کردند. از آن زمان، آژانس‌های فضایی این فناوری را پذیرفته‌اند و ایستگاه فضایی بین‌المللی چاپگرهای سه‌بعدی خود را برای تولید مواد موردنیاز در محل و برای انجام آزمایش دارد.

مواد سرامیکی که تماما از گردوغبار مریخ ساخته شده بودند هنگام سرد شدن ترک خوردند، اما همان‌طور که باندیوپادهای اشاره کرد می‌توانند گزینه خوبی برای ساخت سپرهای ضد تشعشع باشند، زیرا ترک‌ها در این زمینه مهم نیستند؛ اما مخلوطی با ۵% خاک، نه‌تنها ترک نمی‌خورد یا حباب نمی‌زند، بلکه ویژگی‌های بهتری نسبت به آلیاژ تیتانیوم به‌تنهایی نشان می‌دهد، به این معنا که می‌توان از آن برای ساخت قطعات سبک‌تر که قادر به تحمل بارهای سنگین هستند، استفاده کرد.

باندیوپادهای گفت: این مطالعه تنها یک شروع است و تحقیقات آینده ممکن است ترکیبات بهتری را با استفاده از فلزات مختلف یا روش‌های چاپ سه‌بعدی ارائه دهد.