ICON为美国阿尔忒弥斯登月计划学生建造3D打印火箭发射台

导读：阿尔忒弥斯计划（Artemis program）是美国国家航空航天局正在进行中的一项国际合作空间探索计划，目标是重返月球并建立长期科研点，最终登陆火星。计划以希腊神话女神阿尔忒弥斯命名，她是阿波罗的孪生姐姐（此前美国的登月计划叫阿波罗计划）。这项计划还包括首次将一名女航天员送至月球。

南极熊获悉，2021年3月10日美国建筑技术公司ICON在得克萨斯州奥斯汀市郊的斯威夫特营利用3D打印技术为NASA阿尔忒弥斯登月计划学生制造月球基地专用3D打印火箭发射台。作为阿波罗计划的姐妹计划，阿尔忒弥斯旨在月球建立长期科研基地，为登陆火星做准备。作为这项计划中的一部分，来自美国十所大学的大学生团队设计出了一种可重复使用的发射和着陆台，并且可用月球上发现的材料进行3D打印。

△3D打印的月球发射和着陆台。图片由ICON提供。

2020年10月，MMPACT合作伙伴ICON使用水泥基材料和龙门打印系统，帮助这些学生在德克萨斯州军事部门位于德克萨斯州巴斯特罗普的Swift基地建造了一个小规模的火箭发射台。2021年3月初，团队再次在Swift基地集合，并在3D打印的火箭发射台上用火箭发动机进行静态发射测试。

△2020年10月，学生在德克萨斯州巴斯特罗普的斯威夫特基地建立了可重复使用的月球发射和着陆台的小尺寸模型。图片由ICON提供。

这个新颖的概念称为“月球羽流减轻装置”（Lunar PAD），重点在于解决发动机强大的排气力遇到尘土飞扬的月球表面时所引起的问题。这项设计具有一系列花瓣状的通道，可向上和向外发送废气，从而最大程度地减少了发射和降落时产生的灰尘。发射台包括两层结构：一个“屋顶”，火箭可以从上面发射或着陆；以及下方的一系列通道，用于安全地导出废气。屋顶上的狭缝可以让火箭排出的废气进入精心设计的通道，然后将废气流引向发射台的边缘，并通过专门的通风孔排出。中央锥体和分隔物支撑着火箭和发射台屋顶的重量，而一堵环绕的墙体结构可用来捕获在发射或着陆期间产生的所有月球尘埃颗粒。

△火箭发射静态测试。图片由ICON提供。

ICON的工作人员花了七个小时来打印发射台的外壳和内部框架，花了14个小时来打印填充物，包括发射台厚厚的 “屋顶” 和火箭的定位架。为了完成任务，团队依靠公司专有的Vulcan 工业建筑3D打印机（通过集成平板电脑操作龙门平台，使工作人员能够直观、轻松地监视和控制机器）以及独特的Lavacrete材料来精确浇注混凝土。

△使用ICON的Vulcan系统3D打印的月球发射和着陆台。图片由ICON提供。

学生们在2019年NASA提案写作和评估体验（NPWEE）中构思了发射台的方案。NPWEE是由NASA马歇尔太空飞行中心首席技术专家John Dankanich设计的为期12周的培训课程，作为露西学生管道加速器和能力促进者（L'SPACE）学院的一部分，旨在推动满足NASA需求的高质量、多样化的创新方案和技术。

尽管团队当时没有获胜，但他们在2020年6月再次向马歇尔专家展示了虚拟的设计准备情况评估，并获得了资助，以及打印和测试这种发射台的小尺寸版本的许可。后来，他们于2021年1月在美国航空航天学院的2021年科学技术论坛上提交了有关LunarPAD概念的论文，表明他们的想法依赖于原位资源利用（ISRU）方法和技术来最小化发射重量。

△使用ICON的Vulcan系统3D打印的月球发射和着陆台俯视图。图片由ICON提供。

为了测试复杂的设计及3D打印能力，团队与马歇尔月球到火星行星自治建设技术项目（MMPACT）的专家进行合作，测试发射台在极端高温和火箭发动机产生的压力下如何表现。MMPACT由NASA的“游戏变更开发”计划资助，旨在开发、交付和展示按需能力。通过使用月球上的材料来建造降落场、栖息地、避难所、道路、护堤和爆炸防护罩，保护宇航员的同时在月球表面创建基础设施。位于大学城的德克萨斯农工大学的探空火箭队协助进行了热火试验和火箭发动机的制造。在静态发射过程中，用于测量温度、应变和排气流动的仪器被集成到了发射台中。根据初步分析和仪器分析结果，月球发射和着陆台按设计完成任务。

被NASA成为阿尔忒弥斯的下一代探险家们将会是美国未来航空航天事业的中流砥柱。从NASA的阿尔忒弥斯学生挑战赛到和宇航员们的互动，NASA一直很注重对于未来人才的培养。目前，南极熊了解到，已经有1万2千多人申请加入阿尔忒弥斯计划，向月球和火星迈进。学生团队的项目包括制造地下采矿机器人、制造并发射大功率火箭以及航天套装上的用户界面技术等。相信这些项目会在未来的人类历史上书写更多的故事。

参考阅读：

1. Artemis Student Challenges

https://stem.nasa.gov/artemis/#challenges

2. Artemis Generation Students Design 3D-printed Rocket PadFor Lunar Missions with NASA & ICON

https://www.iconbuild.com/updates/3d-printed-rocket-pad-for-lunar-missions

3. ICON Builds Student-Designed 3D Printed Rocket PAD forMoon Missions

https://3dprint.com/279729/icon-builds-student-designed-3d-printed-rocket-pad-for-moon-missions/