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          外形酷似蜘蛛,這是有史以來較復(fù)雜的創(chuàng)成式設(shè)計的著陸器

          為地球設(shè)計復(fù)雜的機械設(shè)備是一項挑戰(zhàn),而將它射入太空并且實現(xiàn)著陸完全是另一回事。這就是為什么Autodesk-歐特克為NASA噴氣推進(jìn)實驗室設(shè)計的太空著陸器的特殊意義,這是有史以來較復(fù)雜的創(chuàng)成式設(shè)計的著陸器。

          三種制造技術(shù)的結(jié)合

                太空登陸器對NASA尤其重要,NASA現(xiàn)在已經(jīng)著眼于到達(dá)到土星和木星的衛(wèi)星,對于NASA來說,空間著陸器越輕越好,因為這意味著可以節(jié)約負(fù)載能力以塞進(jìn)更多的科學(xué)儀器。

                軟件公司Autodesk-歐特克和美國宇航局(NASA)噴氣推進(jìn)實驗室的工程師們設(shè)計出了一種全新的星際著陸器,未來預(yù)計將對木衛(wèi)二和土衛(wèi)二等遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星進(jìn)行探索。它的重量大大小于美國宇航局送往其它行星和衛(wèi)星的大多數(shù)著陸器。

                歐特克公司公布的這個全新的著陸器設(shè)計,外形酷似一只蜘蛛。通過歐特克的創(chuàng)成式設(shè)計軟件,這個設(shè)計方法運用的是大自然的進(jìn)化結(jié)果的防生學(xué)計算公式。設(shè)計師和工程師們只需要將設(shè)計目標(biāo)、材料、制造材料和成本限制等數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計軟件中,設(shè)計軟件就能夠快速生成多種設(shè)計結(jié)果作為選項。

                這個太空登陸器的設(shè)計初衷是創(chuàng)造最輕的結(jié)構(gòu),但它仍然必須承受被射入太空的壓力,冰凍的溫度,輻射水平是地球的1000倍,以及還需要考慮結(jié)構(gòu)降落在行星(如火星)時的重力和側(cè)向力。3D科學(xué)谷了解到歐特克和噴氣推進(jìn)實驗室的研究人員將著陸器在深太空可能遭受的溫度和壓力等數(shù)據(jù)輸入到設(shè)計軟件中,軟件根據(jù)數(shù)學(xué)算法生成了數(shù)種不同的設(shè)計結(jié)果。

                  這種著陸器擁有四條腿,它的身體看起來就像是科幻電影的一種道具。研究團(tuán)隊在打造這款著陸器時使用了3D打印、數(shù)控加工和鑄造三種技術(shù)。目前NASA與歐特克公司合作設(shè)計的這款著陸器主要是以實驗為目的。在太空旅行中,承受太空惡劣環(huán)境的比較好的材料就是鈦和鋁,但是這些材料也有點重。而隨著著陸器重量的增加,發(fā)射的困難和成本也會隨之增長。因此降低重量能夠減少衛(wèi)星探索任務(wù)的總成本和復(fù)雜性。

                 經(jīng)過一個半月的完善,最終研究團(tuán)隊獲得了這個酷似蜘蛛的概念設(shè)計。它由三個主要部分構(gòu)成:第一部分是結(jié)構(gòu)部分。它是由3D打印鋁材料而成,其中將安放研究儀器;第二部分就是為其提供結(jié)構(gòu)支撐的底盤,這一部分是通過鑄造鋁材料而完成的;第三部分是銑削加工制造的鋁質(zhì)腿。整個著陸器的寬度約2.3米,高約0.9米。

                據(jù)歐特克公司稱,這款著陸器的重量與噴氣推進(jìn)實驗室的其它著陸器設(shè)計相比降低了35%。它的重量大約為176磅(79.8千克),遠(yuǎn)低于NASA最新的洞察力號火星著陸器約770磅(約349公斤)的重量。

                在設(shè)計過程中,歐特克的創(chuàng)成設(shè)計算法評估了不同的材料,如鋁和鈦,以及制造工藝,以獲得最理想的結(jié)構(gòu)。通過機器算法尋找到了一種較好解決方案。最終的原型由鋁和鋁合金制成,具有細(xì)長的腿和一個類似于網(wǎng)狀的通風(fēng)底盤。整個設(shè)計過程中證明了創(chuàng)成式設(shè)計軟件在設(shè)計極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)方面具有強大的功能。

                 據(jù)悉,就在2018年12月初,NASA還與9家公司簽訂合同,以合作設(shè)計和建造月球著陸器,將NASA的科學(xué)有效載荷送到月球表面。這9家公司是宇宙機器人技術(shù)公司(Astrobotic Technology)、深空系統(tǒng)公司(Deep Space Systems)、德雷珀公司(Draper)、螢火蟲航天公司(Firefly Aerospace)、直覺機器公司(Intuitive Machines)、洛克希德·馬丁太空公司、馬斯滕空間系統(tǒng)公司(Masten Space Systems)、月球快車公司(Moon Express)和超越軌道(Orbit Beyond)公司。


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