Марсоход Perseverance оснастили 3D-печатными компонентами из титановых и никелевых сплавов

Лаборатория реактивного движения NASA (JPL) поделилась подробностями об использовании технологий 3D-печати в создании нового марсианского ровера Perseverance. По прибытии на Марс в 2021 году планетоход займется геологическими и астробиологическими исследованиями, в том числе поиском следов жизни и сбором проб грунта для последующей доставки на Землю.

Конструкция нового марсохода в целом основана на успешном ровере Curiousity, все еще продолжающим работу после восьмилетнего пребывания на Красной планете, но при этом отличается рядом новшеств, среди которых более широкое использование 3D-печатных компонентов. Да, Curiousity стал первым планетоходом, оснащенным 3D-печатным компонентом — керамической деталью в конструкции приборного комплекса SAM (Sample Analysis at Mars), предназначенного для анализа образцов твердых пород, атмосферы и органических соединений. В конструкции Perseverance число изготовленных с помощью аддитивных технологий деталей выросло уже до одиннадцати.

Почти половина из них приходится на компоненты максимально облегченного и тонкого корпуса рентгеновского флуориметрического спектрометра PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry). Детали выполнены из титанового сплава на лазерном порошковом 3D-принтере с целью снижения массы: этот инструмент располагается в и без того нагруженной 40-килограммовой вращающейся башне на конце двухметрового манипулятора вместе с четырьмя другими приборами. За счет 3D-печати массу деталей удалось снизить в три-четыре раза.

Внешняя оболочка спектрометра PIXL включает 3D-печатные титановые компоненты

«3D-печать во вполне прямом смысле сделала этот инструмент возможным. Эти [аддитивные] методики позволили добиться низкой массы и высокоточного позиционирования, что было бы нереализуемо традиционными методами производства», — поясняет инженер JPL Майкл Шайн.

Еще шесть деталей распределены по устройству MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment), предназначенному для экспериментов с получением кислорода из углекислого газа в марсианской атмосфере. В этом случае речь идет о теплообменниках размером с ладонь, напечатанных из жаропрочного никелевого сплава. Высокая теплостойкость необходима потому, что расщепление углекислого газа в экспериментальном приборе проходит при температурах, достигающих 800°С. К тому же, за счет 3D-печати удалось изготовить цельные теплообменники вместо отдельных частей, требующих сварки. После 3D-печати детали дополнительно подвергли горячей изостатической обработке, а затем микроскопии и тщательным механическим испытаниям, чтобы свести к минимуму возможность формирования пор или трещин. 

Рентгеновский снимок 3D-печатного теплообменника из жаропрочного никелевого сплава

«Такие виды никелевых деталей называются суперсплавами, потому что они сохраняют прочность даже при очень высоких температурах. Суперсплавы обычно используются в реактивных двигателях или турбогенераторах. У них очень хорошая стойкость к коррозии, даже когда они очень горячие», — рассказывает инженер-материаловед Самад Фирдоси, один из конструкторов теплообменников.

Планетоход Perseverance отправился в путь 30 июля 2020 года и должен прибыть на Марс в феврале следующего года, если не попадет в дорожно-транспортное происшествие с участием манекена за рулем вишневого кабриолета, замеченного где-то в тех краях. Одновременно с американским ровером ожидается прибытие автоматической межпланетной станции «Аль-Амаль», построенной американо-арабской командой на средства Объединенных Арабских Эмиратов, а также еще одного планетохода и орбитального аппарата, но уже китайского происхождения — комплекса «Тяньвэнь-1».

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.