It turns out that the strength can be increased by mixing the regolith of Mars with titanium alloys | sorae gateway to space

يعد إطلاق الأجسام في الفضاء تحديًا كبيرًا استمر منذ بدء تطوير الفضاء. على سبيل المثال ، مكوك الفضاء ناسا (الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء)يكلف 54000 دولار لوضع جسم 1 كجم في مدار حول الأرضويقال أن. إذا حاولت إرسال أشياء إلى القمر أو المريخ خارج مجال الجاذبية الأرضية ، فستكلف أكثر.

تعمل التطورات التكنولوجية الحديثة على تقليل تكلفة إطلاق الأشياء في الفضاء تدريجيًا ، لكنها لا تزال باهظة الثمن. على وجه الخصوص ، من أجل الحفاظ على قاعدة إقامة بشرية طويلة الأجل في الفضاء ، مثل استكشاف المريخ المأهولة وتشغيل قاعدة قمرية ، من الضروري تقريبًا استخدام الموارد المتاحة على الفور. يعد إصلاح الأجزاء الميكانيكية القابلة للاستبدال وشراء الأدوات اللازمة من الأرض مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً.

ومع ذلك ، على سطح القمر والمريخالثرىمن المعروف أنه غير مناسب لصنع المكونات

. Regolith مادة شبيهة بالرمال شديدة النعومة. مثلما لا يمكن للرمل الجاف أن يبني القلاع الرملية ، فإنه لا يمكنه ترسيخ الثرى على القمر أو المريخ بمفرده. الإبداع مطلوب لربط الثرى معًا ، لكن الطرق التقليدية المستخدمة على الأرض غير مناسبة للقمر والمريخ. على سبيل المثال ، الأسمنت ومواده الخام غير موجودة على القمر أو المريخ ، لذلك يجب نقلها من الأرض. يتطلب التلبيد باستخدام الحرارة ، وهي طريقة التصنيع التقليدية للفخار ، كمية كبيرة من الطاقة لتسخين الفرن بأكمله ، وبالتالي فإن طريقة الحصول على الوقود والكهرباء التي هي مصدر الطاقة هي أيضًا مشكلة.

* … في هذا التفسير ، الثرى على القمر والمريخ هو على وجه التحديد مادة اصطناعية مصنوعة لتقليد التركيب الكيميائي للثرى الموجود على القمر والمريخ ، ومسحوق صخور الأرض مع تركيبة قريبة منها. مثل

قام فريق بحثي بقيادة علي أفروزيان وآخرون في جامعة ولاية واشنطن بدراسة طرق تكوين أعضاء يتمتعون بالقوة الكافية على المريخ ولخصهم في ورقة. هذا البحث هو تطبيق لطريقة طابعة ثلاثية الأبعاد لصنع أجزاء من الثرى القمري ، والذي تم إجراؤه في نفس الجامعة في عام 2011.

تشترك بيئات المريخ والقمر في جو أقل رشاقة أو شبه معدوم وجاذبية أقل من الأرض. تقوم الطابعات ثلاثية الأبعاد العادية بحقن الجسيمات الصلبة لتشكيل الأعضاء ، لذلك في ظل الفراغ والجاذبية الصغرى بدون مقاومة ، لا تسقط الجسيمات في الموقع المستهدف ، أو تطفو وتتناثر. قد تحدث. لذلك ، في بحث عام 2011 ، تم تطوير طريقة تلبيد الثرى باستخدام الليزر. يمكن تحويل طاقة ضوء الليزر مباشرة إلى طاقة حرارية ، للتغلب على مشكلات الطاقة التي ابتليت بها طرق صناعة الفخار التقليدية.

في هذا البحث ، أثناء تطبيق البحث في ذلك الوقت ، كان يهدف أيضًا إلى التغلب على المشكلات التي حدثت في الثرى القمري. العضو الذي يصنع بخبز الثرى فقط سوف يتقلص عندما يبرد ويتصلب ، مما يسبب التجاعيد والشقوق. هذا لا يقلل من قوة العضو فحسب ، بل يطرح أيضًا تحديًا يتمثل في عدم القدرة على الحفاظ على الأبعاد المناسبة.لذلك ، استخدم فريق البحث هذه المرة نوعًا من سبائك التيتانيوم “Ti6Al4V

[▲ الشكل 3: نتائج اختبار مقاومة التآكل للمواد التجريبية. (A) Ti6Al4V100٪ ، (B) Ti6Al4V + 5٪ ثرى على المريخ ، (C) Ti6Al4V + 10٪ ثرى على المريخ ، (D) 100٪ ثرى على المريخ. يمكن ملاحظة أن السطح قد تشقق وأن القاعدة بها تم كشطه. (مصدر: Afrouzian، et al.)]

The research team prepared Ti6Al4V mixed with 5% and 10% Martian regolith, and a 100% Martian regolith sample for comparison, and used a 3D printer using laser sintering to We sintered at a high temperature of 2000 °C and compared their appearance and characteristics.As expected, the 100% regolith sample had wrinkles, cracks, and bubbles due to heat shrinkage, while the Ti6Al4V mixed regolith sample had almost no such damage. repeatedly,The material with 5% ore has a higher Vickers hardness and wear resistance than pure Ti6Al4V.

as I understand. This result indicates that the mixture of Ti6Al4V and the regolith is useful as a means to make sufficiently strong parts on Mars. Incidentally, 100% regolith members can also be used for applications where cracks are not a problem, such as radiation shielding walls covering bases.

In this research, we have succeeded in making high-strength parts using methods that are sufficiently feasible on Mars. Afrozian and colleagues say this research is just the beginning, and they plan to try to combine different materials and 3D printing technologies in the future. If successful, it could lead to the discovery of more effective ways to create high-strength materials.

source