ساخت قطعات موشک با خاک مریخ

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- علی افروزیان و کلن تراکسل (Kellen Traxel)، از یک چاپگر سه بعدی 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. به عنوان بخشی از این فرآیند، 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 سرنشین دار 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. به عنوان مثال، قرار دادن تنها یک کیلوگرم محموله در مدار برای شاتل فضایی ناسا حدود ۵۴ هزار دلار هزینه خواهد داشت. هر آنچه 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 اولین بار 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 بین المللی چاپگرهای سه بعدی خود را برای تولید مواد مورد نیاز در محل و برای انجام آزمایش دارد.

مواد سرامیکی که تماما از گرد و غبار 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، نه تنها ترک نمی‌خورد یا حباب نمی‌زند، بلکه ویژگی‌های بهتری نسبت به آلیاژ تیتانیوم به تنهایی 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 سه بعدی ارائه دهد.