Атмосферу Марса предложили использовать для 3D-печати металла
Ученые показали, что для 3D-печати металлических деталей на Марсе можно использовать саму марсианскую атмосферу. Это может заметно упростить ремонт оборудования и снизить стоимость будущих пилотируемых миссий.
Исследование, опубликованное в препринте на arXiv, провели Зейн Мебруер и Ван Шоу из Университета Арканзаса. Они изучили лазерную 3D-печать металлов, где лазер расплавляет металлический порошок и формирует деталь слой за слоем. Этот метод уже используют на Земле и рассматривают как основу для автономного производства запчастей в космосе.
Проблема в том, что при печати металл реагирует с кислородом, из-за чего детали становятся хрупкими. Чтобы этого избежать, принтеры используют защитный газ — обычно аргон, который вытесняет воздух из зоны печати. Но аргон дорогой даже на Земле, а на Марсе его почти нет. Везти его с собой — тяжело и невыгодно.
Авторы работы проверили, можно ли заменить аргон углекислым газом, основным компонентом атмосферы Марса. Для этого они напечатали образцы из нержавеющей стали 316L в трех средах: в аргоне, в углекислом газе и в обычном земном воздухе.
Аргон, как и ожидалось, дал лучший результат — около 98% сохранения формы детали. Углекислый газ показал худший результат, но все равно приемлемый: около 85%. А вот печать в обычном воздухе оказалась практически бесполезной — детали быстро разрушались.
Причина в том, что при высоких температурах лазера углекислый газ частично распадается, но общее давление кислорода в такой среде остается ниже, чем в земной атмосфере. В итоге кислород хуже проникает в расплавленный металл и меньше его портит.
Детали, напечатанные в CO₂, ожидаемо содержат больше кислорода, чем при использовании аргона. Но разница оказалась некритичной для простых металлических элементов, например, креплений, петель или ручек. Для несущих конструкций и прочих ответственных узлов такой подход пока не подходит, но для повседневного ремонта — вполне.
Это может быть полезно не только для космоса. Если заменить аргон на углекислый газ в земной промышленности, это может заметно снизить стоимость металлической 3D-печати, пусть и ценой внешнего вида деталей. Для астронавтов же эстетика не принципиальна.
Что вообще происходит на Марсе, сколько до него лететь, почему он красный и есть ли там шанс найти следы жизни — собрали в большом материале.
На обложке фото кратера Кассини и атмосферы Марса. Источник: UAESA/MBRSC/HopeMarsMission/EXI/AndreaLuck
Самое популярное
