Wenn der als Regolithe bekannte Mond- und Planetenstaub zum Bau von Sensoren im Weltraum verwendet werden kann, könnte dies dazu beitragen, die Weltraumforschung sicherer zu machen und wichtige Erkenntnisse für die Förderung der weltraumgestützten Industrialisierung zu liefern, sagt Dr. Sita Raghavan, Forscherin an der Embry-Riddle Aeronautical University .

Mit einem neuen Zuschuss der National Science Foundation in Höhe von 600.000 US-Dollar planen Raghavan und ihre Studenten, den „Direct Inking“-Prozess – eine Form der additiven Fertigung ähnlich dem 3D-Druck – zu nutzen, um keramische Nanokomposite in einer Schwerelosigkeitsumgebung herzustellen.

Sie erklärte, dass das Hauptziel des Projekts darin bestehe, besser zu verstehen, wie sich die Bedingungen im Weltraum mit geringer Schwerkraft auf die Verarbeitung von Materialien und deren Eigenschaften auswirken. Ihr Team hofft außerdem, durch Feinabstimmung der Herstellungsparameter neue Sensoren auf Keramik- und Gesteinsbodenbasis zu entwickeln.

„Wir haben die einmalige Gelegenheit, neue Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften zu schaffen, die wir hier auf der Erde nicht erreichen können“, sagte Raghavan. „Gleichzeitig wird uns die Schaffung funktionaler Materialien wie Sensoren unter Verwendung der im Mond- und Planetenboden verfügbaren Ressourcen helfen.“ die Ziele der Weltraumforschung.“

Um die Sicherheit von Astronauten im Weltraum zu gewährleisten, sind insbesondere neue Hochleistungssensoren erforderlich, um „Chemikalien und Gase zu erkennen, große Temperaturänderungen zu überwachen und Schäden an tragenden Strukturen zu erkennen“, fügte Raghavan, Professor für Weltraumwissenschaften an der Harvard University, hinzu. Luft- und Raumfahrttechnik Im Embry Riddle College of Engineering in Daytona BeachFlorida.

Im Rahmen des von der NSF finanzierten Projekts BRITE-PIVOT (Enhancing Research Ideas for Transformative and Equitable Progress in Engineering) wird Raghavan ihr Fachwissen auf dem Gebiet der Licht-Materie-Wechselwirkungen nutzen – der Untersuchung, wie Materie absorbieren, emittieren, übertragen kann. Reflektieren und streuen Sie Licht. Zur Charakterisierung der Mechanik keramischer Materialien unter rauen Bedingungen. Zu ihren bisherigen Arbeiten gehörte der Einsatz von Lasern zur Charakterisierung von Spannung und Temperatur in Strahltriebwerken unter extremen Bedingungen.

Der „PIVOT“-Teil des BRITE-PIVOT-Projekts spiegelt Raghavans Reise als Forscherin wider, als sie ihren Fokus darauf verlagerte, tiefer in die Welt der Luft- und Raumfahrtfertigung einzutauchen. Sie betonte: „Unsere wissenschaftliche Ausbildung beschränkt sich nicht nur auf uns als Forscher auf einem Gebiet. Vielmehr befähigt sie uns, große Herausforderungen zu meistern, und in diesem Fall sogar außerhalb unserer Welt.“

Als ersten Schritt des dreijährigen Projekts wird Raghavans Team in Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Laboratory mit der Entwicklung eines „Schallschwebegeräts“ beginnen, um Aspekte der Fertigung in einer Schwerelosigkeitsumgebung zu simulieren. Das Embry-Riddle-Forschungsteam wird dann einzigartige Messgeräte entwickeln, um zu untersuchen, wie der Mangel an Schwerkraft die Wärmeübertragung und den Flüssigkeitsfluss während der Materialverarbeitung verändert und wie sich diese Veränderungen auf die Mikrostruktur von Materialien auswirken.

Binden Sie Schüler auf allen Ebenen ein

Ein weiterer Aspekt des BRITE-PIVOT-Projekts wird sich auf die breitere Beteiligung von Frauen und Studierenden aus unterrepräsentierten Minderheiten in MINT-Bereichen konzentrieren. Dieses Ziel werde „durch die Entwicklung von Bildungsmodulen erreicht, um Grund- und weiterführenden Schülern auf der ganzen Welt die Spannung der Raumfahrtfertigung näher zu bringen“, sagte Raghavan. Sie wird mit Ignited Thinkers zusammenarbeiten, einer gemeinnützigen Organisation, die sich darauf konzentriert, Weltraumbildung für alle Schüler zugänglich zu machen. Die Organisation hat Gipfeltreffen zur Weltraumbildung in Tansania und Kenia organisiert, um Studenten auf der ganzen Welt Möglichkeiten zu bieten.

Als leitende Doktorandin des Raghavan-Projekts wird Laura Johans Fachwissen im Verständnis von Materialien, die der rauen Umgebung des Weltraums ausgesetzt sind, für das Erreichen technischer Ziele von unschätzbarem Wert sein. Laura wird auch dabei helfen, Kontakte zu MINT-Studenten zu knüpfen und ein Team von Bachelor-Studenten zu betreuen, um das Projekt zu unterstützen.

„Ich glaube, dass Embry-Riddle, insbesondere mit der Expertise von Dr. Raghavan, in der Lage ist, die Erforschung des visionären Konzepts der Fertigung im Weltraum anzuführen, und ich fühle mich geehrt, dass ich die Gelegenheit erhalten habe, diese Idee in die Tat umzusetzen“, sagte Johan , gebürtig aus Orange County, Kalifornien, der einen Doktortitel anstrebt Luft- und Raumfahrttechnik„Diese multidisziplinäre Initiative zielt darauf ab, die Weltraumumgebung zu nutzen und junge Köpfe zu der Überzeugung zu inspirieren, dass Mut und Kreativität der Schlüssel zur Entdeckung sind.“

Zusätzlich zum Oak Ridge National Laboratory werden Projektmitarbeiter von Embry-Riddle den Zugang zu einer Schwerelosigkeitsumgebung für Tests bei kurzen Schwerelosigkeitsflügen, Orbitalflügen mittlerer Dauer und Flügen längerer Dauer an Bord der Internationalen Raumstation unterstützen. Die Mitarbeiter werden dem Embry-Riddle-Team beim Testen von Materialien bei kurzen Schwerelosigkeitsflügen, Orbitalflügen mittlerer Dauer und längeren Reisen an Bord der Internationalen Raumstation helfen.

Die Die BRITE-Initiative der National Science Foundation Das BRITE-Programm bietet Stipendien für erfahrene Forscher, die neue Forschungsrichtungen einschlagen oder neue Gebiete betreten, wie Raghavan es mit ihrem Projekt tun wird. Das BRITE-Programm zielt darauf ab, „das Wissen einer vielfältigen Belegschaft aus Wissenschaft und Technik zu erweitern“ und „die Grundlagenforschung in Angriff zu nehmen, die neues Wissen in einem oder mehreren Programmbereichen der Abteilung für zivile, mechanische und fertigungstechnische Innovationen schafft“.

„Dr. Raghavan ist eine herausragende Forscherin, die sich mit Leidenschaft für die Betreuung von Studenten einsetzt, um ihren Erfolg sicherzustellen“, sagte Dr. Jim Gregory, Dekan der Embry-Riddle School of Engineering. „Ihr jüngstes Stipendium der National Science Foundation wird unserer Universität dabei helfen.“ Ein wichtiges Ziel besteht darin, die Ingenieurausbildung ansprechender und für ein breiteres Spektrum von Studenten zugänglich zu machen, sodass wir die Talentpipeline für die Zukunft erweitern können.“

Veröffentlicht in: Angewandte Wissenschaften | Maschinenbau