火星探測器天文1號背後的3D列印故事

2020-09-03 暄照網絡

中國3D列印網8月7日訊，我國宣布從文昌航天發射中心成功發射「長徵5號」運載火箭，這是一種多級運載工具，將「天文1號」火星探測器帶入了紅色星球的軌道。重型火箭於7月23日起飛，其特徵是在Farsoon HT1001P 3D印表機上增材製造的一組聚合物靜電發射裙。長徵預計將在2021年2月到達火星軌道，而探測器將在5月的某個時候降落。



天文一號遠徵隊。圖片來自中國國家航天局。
3D列印Long March-5
這座長57m的動力艙的設計目的是將25噸有效載荷運送到低地球軌道，將14噸負重進入地球同步轉移軌道。它的直徑為5m，具有四個3.35m的助推器。這是一種多級飛行器，這意味著助推器一旦消耗完所有燃料並將有效載荷從地球引力中拉出，便會分開。3D列印的射擊裙對於分離過程至關重要。它們構成了圓柱形級間結構的一部分，該結構沿火箭的15.7m圓周排列。它們在平臺和後支撐環之間提供了臨時的結構介質，以保護解鎖裝置，從而使有效載荷能夠安全地與助推器分離。
長裙工程師認為裙板在苛刻的操作條件下需要非常耐用，因此最終選擇了Farsoon的高性能FS 3300PA材料，這是一種具有出色機械性能的PA1212基粉末。為了製造最終用途的零件，工程師還選擇了Farsoon最大的聚合物HT1001P SLS 3D列印系統，其體積為1000 x 500 x 450mm。較大的裙邊結構被分解為50個單獨的370 x 100 x 125mm的零件，並在短短48小時內完成了印刷。組裝後，圓形裙邊具有出色的韌性，易於組裝以及出色的防水性。



靜態射擊裙3D列印在Farsoon HT1001P上。圖片來自Farsoon。
2020年及以後的太空探索
自發射以來，天文1號探測器已經成功進行了第一次軌道校正。它已經旅行了340多個小時，目前距地球約300萬公裡。根據中國國家航天局的數據，天文一號將是第一次完成一次軌道著陸和無人飛行任務的火星探險，這將鞏固太空探索史冊中的增材製造技術。
美國航天局（NASA）最近在7月30日發射了火星2020恆星漫遊車，中國也不是唯一一個盯著紅色星球的人。伴隨它的是新的火星直升機，這是一項技術演示，用於測試火星大氣層中的首次動力飛行。這兩人預計將於2月18日降落，他們將在火星上收集巖石和土壤樣本以進行檢查的同時，尋找古老星球關於生命的跡象。


火星2020恆星漫遊者。圖片來自NASA。
中國早在5月就曾使用其長徵-5火箭發射「太空3D印表機」和3D列印的CubeSat部署機進入低地球軌道。結果，它能夠在空間的微重力下完成第一套3D列印測試-兩個3D列印的碳纖維零件。

在德國其他地方，航空航天公司ArianeGroup最近對其第一個完全3D列印的燃燒室進行了測試。該機艙在5月26日至6月2日之間已成功進行了14次耐火測試，並將最終用於開發低成本火箭發動機。

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  • 揭開美國「毅力」號火星探測器面紗
    今年夏天的第三次，也是最後一次火星任務——繼阿聯的「希望」號火星探測器和中國的「天問一號」探測器之後——已定於當地時間30日上午從卡納維拉爾角發射。與其他太空飛行器一樣，「毅力」號探測器將在歷時長達7個月、行程超過3億英裡（約合4.8億公裡）的旅程結束後，在明年2月抵達這個紅色星球。
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    今年夏天的第三次，也是最後一次火星任務——繼阿聯的「希望」號火星探測器和中國的「天問一號」探測器之後——已定於當地時間30日上午從卡納維拉爾角發射。與其他太空飛行器一樣，「毅力」號探測器將在歷時長達7個月、行程超過3億英裡（約合4.8億公裡）的旅程結束後，在明年2月抵達這個紅色星球。NASA局長吉姆·布裡登斯廷並不將這視為一場競爭。
  • 阿聯「希望號」火星探測器—一個火星氣象衛星
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    1957年10月4日，蘇聯成功發射第一顆人造地球衛星斯普特尼克1號（Sputnik）,它標誌著人類進入太空時代。 在成功發射地球衛星之前的1925年，德國工程師霍曼（W. Hohmann）就計算出從地球到其他天體的最節省能量的路線，被稱為霍曼轉移軌道。從地球到火星的霍曼轉移軌道是一條從地球到火星的最節省能量的飛行路線。