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    外形酷似蜘蛛,這是有史以來最復雜的創成式設計的著陸器

    為地球設計復雜的機械設備是一項挑戰,而將它射入太空并且實現著陸完全是另一回事。這就是為什么Autodesk-歐特克為NASA噴氣推進實驗室設計的太空著陸器的特殊意義,這是有史以來最復雜的創成式設計的著陸器。

    三種制造技術的結合

          太空登陸器對NASA尤其重要,NASA現在已經著眼于到達到土星和木星的衛星,對于NASA來說,空間著陸器越輕越好,因為這意味著可以節約負載能力以塞進更多的科學儀器。

          軟件公司Autodesk-歐特克和美國宇航局(NASA)噴氣推進實驗室的工程師們設計出了一種全新的星際著陸器,未來預計將對木衛二和土衛二等遙遠的衛星進行探索。它的重量大大小于美國宇航局送往其它行星和衛星的大多數著陸器。

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

          這個太空登陸器的設計初衷是創造最輕的結構,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,以及還需要考慮結構降落在行星(如火星)時的重力和側向力。3D科學谷了解到歐特克和噴氣推進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據輸入到設計軟件中,軟件根據數學算法生成了數種不同的設計結果。

            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。研究團隊在打造這款著陸器時使用了3D打印、數控加工和鑄造三種技術。目前NASA與歐特克公司合作設計的這款著陸器主要是以實驗為目的。在太空旅行中,承受太空惡劣環境的最佳材料就是鈦和鋁,但是這些材料也有點重。而隨著著陸器重量的增加,發射的困難和成本也會隨之增長。因此降低重量能夠減少衛星探索任務的總成本和復雜性。

           經過一個半月的完善,最終研究團隊獲得了這個酷似蜘蛛的概念設計。它由三個主要部分構成:第一部分是結構部分。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構支撐的底盤,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腿。整個著陸器的寬度約2.3米,高約0.9米。

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

          在設計過程中,歐特克的創成設計算法評估了不同的材料,如鋁和鈦,以及制造工藝,以獲得最理想的結構。通過機器算法尋找到了一種最佳解決方案。最終的原型由鋁和鋁合金制成,具有細長的腿和一個類似于網狀的通風底盤。整個設計過程中證明了創成式設計軟件在設計極其復雜的結構方面具有強大的功能。

           據悉,就在2018年12月初,NASA還與9家公司簽訂合同,以合作設計和建造月球著陸器,將NASA的科學有效載荷送到月球表面。這9家公司是宇宙機器人技術公司(Astrobotic Technology)、深空系統公司(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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