민첩한 흰색 차량이 애리조나 사막을 누비며, 바람과 작열하는 태양, 극한을 오가는 온도가 만나는 험한 지역을 이리저리 이동합니다. NASA 우주 비행사와 엔지니어가 화성의 열악한 환경을 시뮬레이션한 바위, 모래 및 언덕의 위아래로 로버를 시운전하고 있습니다.
이는 사막 RATS(Research and Technology Studies)로서 Hummer 정도의 크기로, 우주에서 인간을 보호하는 여압 캐빈을 갖춘 로버를 시험하는 것입니다. 이는 궁극적으로 NASA의 원대한 목표 중 하나인 인간 화성 탐사에 기여할 수 있습니다. 가까운 미래에 비슷한 차량을 통해 인간이 지구 근처 소행성을 탐사하도록 지원할 수도 있습니다.
이 로버는 인간의 우주 탐사를 확장하는 NASA의 임무 수행에 필수적인 부분입니다. 캐빈은 우주 비행사 두 명을 수용할 수 있으며 며칠 동안 행성 표면을 탐사할 수 있습니다. 6개 축에 달린 12개 바퀴는 불규칙하고 변수가 많은 지형을 타고 넘을 수 있습니다. 또한 앞으로 튀어나온 조종석은 관찰 버블을 땅 쪽으로 놓을 수 있도록 아래로 기울어져 있습니다.
3D 프린팅된 로버 부품
NASA 엔지니어는 이렇게 강인하고 전문적인 차량을 설계하기 위해 독창성 및 고급 기술을 사용했습니다. 예를 들어, 로버를 구성하는 부품 중 70%는 Stratasys 3D 프린터의 양산급 가열 챔버를 통해 디지털 방식으로 컴퓨터 설계에서 바로 빌드되었습니다. FDM(Fused Deposition Modeling) Technology 또는 적층 제조라고 하는 이 공정을 통해 화성에서도 견딜 수 있는 복잡한 모양을 생성할 수 있습니다.
고도의 맞춤형 차량을 몇 개 구축하여 초자연적으로 심하게 다룰 경우, 기성 부품과 기존의 제조 방식으로는 충분하지 않습니다. NASA 로버의 3D 프린팅 부품으로는 난연성 벤트와 하우징, 카메라 마운트, 대형 포드 도어, 전면 범퍼 역할을 하는 대형 부품, 기타 맞춤형 고정 장치 등이 있습니다. FDM은 복잡한 전자 조립체의 맞춤형 하우징을 빌드할 수 있는 설계 유연성 및 신속한 소요 시간을 제공합니다. 예를 들어, 깊고 뒤틀려져 있는 귀 모양의 외부 하우징 한 개가 있습니다. 이는 기계 가공이 불가능하거나 가능하다고 해도 엄청나게 비쌀 수 있습니다.—
NASA는 ABS, PCABS, 폴리카보네이트 재료를 사용하여 3D 프린팅 부품을 제작합니다. Stratasys의 특허 기술인 FDM은 가볍지만, 견고한 최종 사용 부품으로도 충분한 내구성을 지닌 산업용 열가소성 수지를 지원하는 유일한 3D 프린팅 방식입니다.
실패는 없다.
NASA 테스트 엔지니어인 Chris Chapman은 “최대한 가벼워야 합니다. 그러나, 동시에 안전 요소를 모두 갖추고 있어 아무도 다치지 않을 만큼 튼튼해야 합니다.”라고 말합니다. 인간의 우주 여행과 관련하여 NASA의 목표는 실패는 있어서는 안 됩니다. 우주로의 여정에서 우주선은 지구에서 발사되는 순간부터 엄청난 응력을 받게 됩니다. “지구 대기권을 탈출하는 속도는 시속 몇천 마일에 달합니다. 단지 우주로 진입하는 데에도 이러한 모든 진동을 견뎌내야 합니다. 또한 우주선이 손상되면 안 됩니다.”라고 Chapman은 말합니다.
NASA 엔지니어는 또한 시제품을 3D 프린팅하여 다른 재료로 제작할 부품의 형태, 적합성 및 기능을 테스트합니다. 이를 통해 고가의 툴링을 수행하기 전에 문제를 해결함으로써, 기계 가공된 부품이 최선의 설계를 기반으로 하도록 할 수 있습니다. Chapman은 “누구나 주어진 예산이 있으며, 우리도 예외는 아닙니다.”라고 말합니다.
매일, NASA 엔지니어와 해당 장치는 예산, 제작 가능성 같은 실질적인 우려 사항과 낯선 세계의 비밀을 밝힌다는 인간 욕구 사이의 간극을 메어가고 있습니다.