Un team di studenti universitari di dieci college e università statunitensi – tutti membri della Artemis Generation della NASA – ha progettato una piattaforma di lancio e atterraggio riutilizzabile e stampabile in 3D per future missioni lunari.
Soprannominato Lunar Plume Alleviation Device, o Lunar PAD, il concetto è progettato per essere stampato in 3D utilizzando il materiale di regolite lunare che si trova direttamente sulla superficie della Luna. Si concentra sulla risoluzione di un problema irrisolto riscontrato quando si iniziano le ustioni da atterraggio, per cui la forza dello scarico di un motore può far sollevare e agitare la polvere lunare. La sua nuova geometria interna a mandala serve a dirigere la polvere lunare verso l’esterno con un flusso laminare, riducendo l’intensità delle tempeste di polvere altrimenti molto turbolente causate dagli atterraggi lunari.
Il team di studenti ha persino presentato un documento di ricerca sulla sua piattaforma di atterraggio concettuale all’inizio di questo mese presso il Forum SciTech 2021 dell’American Institute of Aeronautics and Astronautics. John Dankanich, capo tecnologo del Marshall Space Flight Center della NASA, ha dichiarato: “Quando guardi questa pubblicazione, la diversità degli studenti e delle scuole è davvero unica. C’è un chiaro vantaggio nel coinvolgere una vasta gamma di team diversi per sviluppare soluzioni innovative che colmino le lacune tecnologiche della NASA “.
Il progetto è stato proposto per la prima volta alla NASA Proposal Writing and Evaluation Experience nel 2019, un corso di formazione di 12 settimane organizzato da Dankanich. L’idea all’epoca si chiamava Dust DEVILS e la sua posizione più alta vinse il finanziamento del team e il supporto tecnico degli esperti in materia interni della NASA. Quindi, nel giugno del 2020, il team ha presentato il progetto finale agli esperti di Marshall, che ha assicurato loro i finanziamenti necessari per stampare e testare un prototipo qui sulla Terra.
Dankanich aggiunge: “La proposta ha affrontato un problema tecnologico, poiché il progetto consente una piattaforma di atterraggio sicura e riutilizzabile necessaria per l’esplorazione lunare sostenibile. Il team ha lavorato molte centinaia di ore, ha coinvolto esperti in materia della NASA ed è passato dalla formulazione del concetto a un progetto preliminare. Hanno poi trasformato quel progetto in realtà con la costruzione della sottoscala, il tutto in pochi mesi. “
Il pad stesso comprende due singoli strati: un tetto su cui si trova il razzo e un volume interno pieno di canali per reindirizzare i gas di scarico. Il tetto è dotato di fessure che consentono allo scarico di disperdersi attraverso i canali interni, dove viene pompato fuori dalle prese d’aria attorno al bordo della rampa di lancio. Il peso del razzo è sostenuto da un cono centrale e da divisori.
Per testare la fattibilità del progetto, gli studenti hanno lavorato con gli esperti di Marshall per stampare un prototipo di sottoscala a Camp Swift in Texas l’anno scorso. Hanno utilizzato una stampante 3D in cemento sviluppata dall’impresa di costruzioni ICON e uno speciale materiale a base di cemento per il progetto.
Mike Fiske, un ingegnere di produzione nello spazio con Jacobs Engineering Group nella divisione di sviluppo della tecnologia spaziale di Marshall, aggiunge: “È stato un piacere lavorare con questi studenti nell’ultimo anno e contribuire a far progredire lo stato dell’arte nel lancio e nell’atterraggio planetario pastiglie. “
Fiske e gli studenti intendono tornare a Camp Swift entro la fine di febbraio per testare il pad prototipo ad alte temperature e sollecitazioni con un vero e proprio test di fuoco a razzo e valutazioni di campioni di materiale. Gli strumenti necessari per misurare parametri come temperatura, deformazione e flusso di scarico sono stati integrati nel tampone durante il processo di stampa.
Al di là della semplice piattaforma di atterraggio, la NASA ha giocato con l’idea della produzione nello spazio da diversi anni. L’agenzia spaziale ha originariamente selezionato la società di ingegneria COSM Advanced Manufacturing Systems per sviluppare una stampante 3D a fascio di elettroni automatizzata nel 2017. L’azienda ha recentemente annunciato di aver iniziato a lavorare allo sviluppo finale e alla costruzione della stampante 3D in metallo basata su DED, a cui è destinata per supportare le esigenze della NASA per la riparazione dei componenti nello spazio.
