3D-печать и космос

НАСА успешно завершило эксперимент с новой антенной, созданной методом трехмерной печати, которая должна помочь удешевить связь ученых с научными аппаратами. Испытания, прошедшие осенью 2024 года, показали: метод позволит быстро и экономично готовить оборудование для множества будущих космических миссий, рассказывает SecurityLab. 

Идея принадлежит инженерам из подразделения Near Space Network. Разработав и собрав антенну, они сначала проверили ее взаимодействие со спутниками-ретрансляторами, а затем отправили в полет на метеорологическом шаре. В создании устройства объединили усилия две команды НАСА: специалисты программы научных аэростатов и инженеры программы космической связи и навигации SCaN.

Принцип трехмерной печати прост: принтер послойно наращивает объект из цифровой модели, используя жидкий материал, порошок или нить. Основой антенны стал особый керамический полимер с низким электрическим сопротивлением, чьи свойства можно гибко настраивать. Для печати проводящих элементов конструкции понадобилось несколько разных принтеров со специальными чернилами.

Особую роль в проекте сыграло оборудование компании Fortify. С его помощью инженеры получили небывалый контроль над электромагнитными и механическими свойствами материала – такого не позволяют добиться стандартные методы 3D-печати. Благодаря этому на создание антенны для воздушного шара ушло всего несколько часов с момента получения принтера.

Следующим этапом стали испытания в Центре космических полетов Годдарда в Гринбелте (штат Мэриленд). Антенну поместили в уникальную безэховую камеру – самое тихое помещение центра. Специальная защита не только не пропускает внутрь электромагнитные волны, но и подавляет их отражение внутри камеры, создавая условия, максимально приближенные к космическим.

Практикант НАСА Алекс Моричетт установил устройство на специальную мачту внутри камеры. Именно здесь разработчики смогли убедиться: оно полностью соответствует расчетным характеристикам и готово к реальным испытаниям в воздухе.

Финальную проверку провели в научном центре НАСА по запуску воздушных шаров в техасском городе Палестин. Инженеры тщательно изучили, как антенна взаимодействует со спутниками-ретрансляторами Near Space Network. Для этого ее работу сравнили со стандартной спутниковой системой связи, проверив обе антенны на разных углах и высотах. Такой подход позволил точно определить оптимальные условия для работы нового оборудования.

В ходе решающего этапа испытаний метеорологический шар поднял антенну на тридцатикилометровую высоту. Здесь инженеры проверили, как устройство справляется с экстремальными условиями стратосферы. После успешного завершения всех тестов шар вместе с оборудованием благополучно вернулся на землю.

Результаты эксперимента полностью оправдали ожидания команды: технология 3D-печати действительно позволяет быстро создавать прототипы и готовые устройства.

Специалисты агентства уверены: внедрение передовых технологий имеет решающее значение для будущего космической отрасли. Такой подход не только снижает затраты на существующие проекты, но и открывает путь к совершенно новым миссиям, которые раньше казались слишком сложными или дорогими.