Стремясь облегчить прогнозы погоды и изменения климата, ученые Массачусетского технологического института разработали первые полностью цифровые плазменные датчики для орбитальных космических кораблей. Спутники используют эти плазменные датчики, также известные как анализаторы замедляющего потенциала (RPA), для определения химического состава атмосферы и распределения энергии ионов.
Датчик 3D-печати для спутников — это долговечный и точный датчик, который можно эффективно использовать на недорогих и легких спутниках, известных как CubeSats, которые обычно используются для мониторинга окружающей среды или прогнозирования погоды.
Исследовательскую работу возглавил Луис Фернандо Веласкес-Гарсия, главный научный сотрудник Лаборатории микросистемных технологий Массачусетского технологического института (MTL), а в число соавторов вошли ведущий автор и постдок MTL Хавьер Искьердо-Рейес, аспирантка Зои Бигелоу и постдок Николас К. Любинский. . Исследование было опубликовано в журнале «Аддитивное производство».
RPA были созданы исследователями с использованием стеклокерамического материала, который более долговечен, чем традиционные сенсорные материалы, такие как кремний и тонкопленочные покрытия. Им удалось создать датчики сложной формы, способные выдерживать большие перепады температур, с которыми может столкнуться космический корабль на нижней околоземной орбите, используя стеклокерамику в процессе изготовления, разработанном для 3D-печати пластиками.
Аппаратное обеспечение, напечатанное на 3D-принтере и вырезанное лазером, а также современные полупроводниковые плазменные датчики, изготовленные в чистом помещении, что является дорогостоящим и занимает несколько недель. Для сравнения: датчики, напечатанные на 3D-принтере, можно изготовить за считанные дни и обойтись в десятки долларов.
Говоря о новой разработке, ведущий автор Луис Фернандо Веласкес-Гарсия сказал, что если кто-то хочет внедрять инновации, он должен быть готов потерпеть неудачу и принять риск. Аддитивное производство — это совершенно другой метод производства космического оборудования.
По его словам: «Если вы хотите внедрять инновации, вам нужно уметь терпеть неудачу и позволить себе риск. Аддитивное производство — это совершенно другой способ изготовления космического оборудования. Я могу сделать космическое оборудование, и если оно выйдет из строя, это не имеет значения, потому что я могу очень быстро и недорого сделать новую версию и доработать дизайн. Это идеальная песочница для исследователей».
Однако он добавил: «Аддитивное производство может иметь большое значение в будущем космической техники. Некоторые люди думают, что когда вы что-то печатаете на 3D-принтере, вам приходится жертвовать меньшей производительностью. Но мы показали, что это не всегда так. Иногда нечем торговать.