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2022年3月23日

九卅体育appAPL分析设计, 大型建筑的材料和运作对未来太空建造的影响

启用nom4d的未来概念图

艺术家对nom4d未来概念的演绎

作者:九卅体育appAPL/本史密斯/泰勒巴克

位于劳雷尔的九卅体育app应用物理实验室(APL), 马里兰, 在太空和其他领域的技术 极端环境材料 评估未来适应性、大规模、天基制造的操作潜力.

在12月, 美国国防高级研究计划局(DARPA)启动了新型轨道和月球制造项目, 材料和质量高效设计(NOM4D, 发音为“nomad”)的程序开发基础材料, 大型生产所需的工艺和设计, 精确而有弹性的太空系统.

该计划的重点是设计太大而无法在地球上建造和发射的天基系统. 这些结构将具有能够承受机动的特点, 空间和月球环境典型的热循环和物理损伤.

实验室在太空方面的专业知识 它可以追溯到20世纪50年代,横跨民用领域和国家安全领域. 这种专业知识从基础研究延伸到使任务运行和部署航天器的技术, 就像 帕克太阳探测器,最近成为第一个接触太阳.

“APL被选中参与DARPA项目是因为九卅体育的科学和技术专业知识的广度,以及九卅体育DARPA成功合作的历史. 九卅体育将运用九卅体育的领域知识,分析NOM4D技术支持的未来作业场景,” 摩根Trexler, 谁领导APL的极限和多功能材料科学项目,是实验室NOM4D项目的项目经理.

解决NOM4D提出的广泛的技术挑战, 特莱克斯勒组建了一支在材料科学方面具有深厚专业知识的科学家和工程师团队, 物理, 月球地质学, 光学传感, 电力系统, 航天器工程, 地月空间(地球和月球之间)等等.

Makerspace在太空

把地月环境想象成最新的创客空间. NOM4D打算开发这种材料, 使未来巨大的制造中心在轨道上运行的流程和设计.

他说:“宇宙飞船上可以携带的东西有很多限制. 结构需要折叠才能启动,之后才能部署,这增加了设计的复杂性. 它们需要非常强壮才能承受发射的力量. 所以如果你不需要在所谓的“发行暴政”中生存,“你对结构和验证要求的限制大大减少。,安·达林解释道, 他是APL太空探索部门的前管理执行官,也是九卅体育航天器硬件主题的专业工程师讲师. “太空制造可以彻底改变空间结构, 创造无穷无尽的新操作能力.”

NOM4D项目的成功将真正标志着制造业空间结构的范式转变. 一个持久的制造基础设施将能够绕过与从地球转移相关的限制. 天基制造将尽可能利用在空间中开采和加工的天然地月材料, 在必要时使用在地球上开发和从地球上运输的先进材料和部件. 模块化地月空间系统, 在空间, 是否可以随着需求的发展不断适应不同的用途.

NOM4D的目标是开创太空制造的先行者,最大限度地提高稳定性, 敏捷性, 空间系统的弹性和适应性. 在为期18个月的三个阶段中,该项目将处理越来越具有挑战性的概念. 第一阶段要求材料和设计满足严格的结构效率目标,并以1兆瓦太阳能电池阵列为例. 第二阶段将集中于风险减少和技术成熟,以满足结构目标, 同时保持高精度,足以满足100米直径无线电频率反射器的要求. 第三阶段要求实现“精度飞跃”,使红外反射结构能够用于分段长波红外望远镜.

绘制太空弹性之路

将使用亚尺度样品结构(与完整结构相反)的地基制造来验证先进NOM4D材料, 制造能力和设计理念. 重要的是, 技术的设计必须能够在潜在的破坏性事件中生存和保持精确的操作, 比如月球风暴和微陨石撞击.

“这些材料和结构需要评估其弹性和性能,”Trexler继续说, “但在太空中进行测试还没有先例, 或者测量什么. 收集有意义的数据, 了解材料及其在感兴趣的环境中的表现, 并且展示对非常大的结构的可扩展性——所有这些都是非常重要的, 但到目前为止还没有定义. 九卅体育有能力应对这些挑战.”

APL的多学科专业知识

APL团队习惯于处理以前未解决的挑战. “在APL, 九卅体育进行开拓性的研究,目标是改变游戏规则的突破,以造福国家安全任务,” 安德鲁Merkle他领导APL公司 研究和探索开发任务区域. “九卅体育通过汇集有才华的科学家和工程师组成的多学科团队来解决困难的挑战,并为APL和九卅体育的赞助商创造未来.”

展望未来,团队的思考超越了“这些能被建造吗”的问题?以及“这些将如何建造和测试”?’”Trexler解释说,“九卅体育在想,‘这些巨大的空间结构能实现什么?’”

APL的方法依赖于思想和领域知识的交叉交流. 的 多学科专家团队概念化并举行了设计思考练习, 导致NOM4D功能的几个“预期未来”, 然后深入分析了哪些.

“APL是独一无二的,”Trexler说. “除了九卅体育对材料研究的关注, 九卅体育也有航天器设计方面的专业知识, 制造和测试, 传感和成像, 电力和能源, 以及太空中的操作场景. 所以,九卅体育了解整个光谱,并能将其编织在一起. 九卅体育在这里拥有所有的专业知识,正在利用NOM4D的交叉点.”

媒体联络: 波莱特坎贝尔,240-228-6792, 波莱特.Campbell@futbolycuarto.com

应用物理实验室, 这是九卅体育的一个非盈利部门, 通过科学和技术的创新应用,迎接重大的国家挑战. 欲了解更多信息,请访问 openscholarship.www.futbolycuarto.com.

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