NASA cải tiến việc tái chế nước tiểu của International Space Station với công nghệ in 3D

Ngày tạo: 21/10/2020 3:35:11 CH

Với sự phát triển không ngừng của gia công đắp lớp - additive manufacturing (AM) trên Trái đất, các khả năng trong không gian cũng ngày càng tăng. Chúng ta chưa thấy máy in 3D trên Trạm Vũ trụ Quốc tế - International Space Station (ISS) lưu lại thời điểm của Apollo 13 vào ngày này. Tuy nhiên, sự chắc chắn của các phụ tùng thay thế quan trọng trong ngành in 3D dường như không còn quá xa trong tương lai. Các kỹ sư của NASA đã sử dụng AM để tạo ra các thành phần thay thế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế và gần đây đã tạo ra các thành phần cho các thành phần xử lý nước tiểu của trạm không gian. 

 

Trong trường hợp này, hệ thống không được sửa chữa bằng máy in 3D trên ISS, nhưng tính khả thi của kịch bản như vậy được đưa vào thử nghiệm khi các kỹ sư của Hệ thống hỗ trợ sự sống và kiểm soát môi trường của trạm - Environmental Control and Life Support Systems (ECLSS) đã thiết kế lại Cụm xử lý nước tiểu, bay đến ISS vào tháng 3 và được cài đặt vào tháng 9.

 

Arthur Brown, phó giám đốc tích hợp và phát triển ECLSS tại Trung tâm bay vũ trụ Marshall của NASA ở Hansville, Alabama cho biết: “Cụm chưng cất là cốt lõi của thành phần xử lý nước tiểu. Đây là phần lõi của bộ máy chuyển hóa nước tiểu của con người thành nước uống sạch."

 

 

Bộ phận xử lý nước tiểu nhìn thấy nước tiểu sôi trong bộ phận chưng cất và được gửi đến bộ xử lý nước, bộ phận này lọc và làm sạch hóa học thành nước có thể sử dụng được, do đó hạn chế nhu cầu vận chuyển nước từ trái đất đến Trạm vũ trụ quốc tế Và chi phí. Công nghệ này lần đầu tiên được phát triển cho NASA vào những năm 1990 và đã được nâng cấp kể từ đó, và hiện cho phép phi hành đoàn tái chế 90% lượng nước cần thiết trong trạm.

 

 

Một vấn đề tiếp tục ảnh hưởng đến hệ thống là dây đai bị mòn, cần thiết cho bộ truyền động đai truyền chuyển động qua các phần cứng và kết nối các bộ phận quay với bánh răng và bánh xe. Dây curoa có mặt khắp nơi trong thế giới máy móc và, trong trường hợp của cụm chưng cất nước tiểu, việc tiếp xúc với hơi nước khiến chúng bị mòn nhanh hơn.

 

Để tạo mẫu thiết kế truyền động đai mới, nhóm ECLSS đã làm việc với các kỹ sư trong phòng thí nghiệm Vật liệu và Quy trình của Marshall - Marshall’s Materials and Processes laboratory, để in 3D các tùy chọn khả thi nhằm kéo dài tuổi thọ của dây đai của hệ thống. Nhóm nghiên cứu tạo ra các nguyên mẫu ròng rọc truyền động răng bằng nhựa in 3D với chất lượng gần như bay trong vòng chưa đầy hai tuần trước khi khám phá các nâng cấp khác, bao gồm thiết kế lại bộ phận bên trong nhằm giảm tác động của hơi nước và chất lỏng lên hệ thống chưng cất nước tiểu.

 

 

Mặc dù thiết bị chưng cất trước đó có thể bị hỏng các bộ phận sau 1400 giờ sử dụng, nhưng thiết kế mới nhất đã nâng tuổi thọ dự kiến ​​của nó lên hơn 4.300 giờ. Vì máy chỉ được sử dụng trong vài giờ mỗi ngày, điều này có nghĩa là hệ thống có thể được sử dụng trong nhiều năm.

 

Các bộ phận nguyên mẫu của cụm xử lý nước tiểu rõ ràng có thể giải quyết vấn đề sắp xảy ra khi sử dụng in 3D trên Trái đất, nhưng dự án này là một đợt chạy thử nghiệm trong kế hoạch của NASA nhằm bắt đầu chương trình Artemis đưa các phi hành gia lên mặt trăng vào năm 2024 .

 

Brown nói: "Khi sứ mệnh của chúng tôi từ Artemis lên mặt trăng rời khỏi Trái đất và tiến tới một sứ mệnh có người lái lên sao Hỏa, điều không thể tránh khỏi là chúng tôi sẽ cần phần cứng đáng tin cậy hơn và giảm nhu cầu về phụ tùng thay thế", Brown nói. "Ngay cả từ trạm vũ trụ, nó cũng cách xa cửa hàng phần cứng hoặc nhà máy sản xuất máy móc gần nhất."

 

Brown cho biết kế hoạch cuối cùng là trang bị phụ tùng thay thế cho các hệ thống như bộ phận xử lý nước tiểu để chúng có thể được thay thế trong không gian.

 

"Mục tiêu chính của chúng tôi là luôn nâng cao độ tin cậy. Nếu phần cứng không bị hỏng thì sẽ được giải quyết. Tuy nhiên, chúng tôi cũng đang thực hiện bảo trì trên quỹ đạo bằng cách thay thế các bộ phận (từ cảm biến đến bơm chân không) thay vì tháo dỡ toàn bộ cơ chế và phát triển Tổ chức. Trong các hệ thống tương lai, thiết kế của tất cả các bộ phận bên trong có thể được thay thế riêng bởi phi hành đoàn. "

 

Bảo trì không gian chỉ là một trong nhiều hoạt động cần được thực hiện cho chuyến bay vũ trụ dài hạn. Những người khác bao gồm xây dựng căn cứ, vật liệu tái chế và sản xuất các cấu trúc phức tạp như vệ tinh.

 

 

---

Tags: data design data design viet nam ddv CAD/Modeling alibre design expert alibre cam alibre 3d alibre