Űrkutatási bemutatóeszközök készítése 3D nyomtatásI technológiával
A SpaceMold projekt célja egy működőképes, 3D nyomtatott űrzsilip létrehozása, amely Arduino mikrokontroller segítségével vezérli a nyomáskiegyenlítés folyamatát. Az űrzsilip kulcsszerepet játszik az űrhajósok biztonságos közlekedésében. A pályázók modellének mechanizmusával érthetőbbé válik az űrzsilip működése a diákok számára. A hagyományos zsiliprendszerek nehezek és költségesek, ezért egy könnyebb, olcsóbb és gyorsan gyártható szemléltető eszközt dolgoztak ki.
A működés alapja a nyomáskülönbség modellezése hőmérsékletváltozással. A prototípus egy 3D nyomtatott vázba burkolt vezérlés, amelyben egy Arduino kezeli az ajtók nyitását és zárását a mért hőmérsékleti értékek alapján. A hőmérsékleti intervallumot (28-40°C) úgy választották meg, hogy leképezze a földi és marsi nyomáskülönbséget a rendelkezésre álló technikai lehetőségek között. A belső légköri nyomás 101,3 kPa, míg a Mars felszíni nyomása mindössze 0,6-0,9 kPa, ami jelentős eltérést jelent. A fizikai összefüggések alapján, a nyomás és a hőmérséklet között egyenes arányosság áll fenn (pV = nRT), így a hőmérséklet növelésével a rendszer szimulálja a nyomásnövekedést.
A zsilipelési folyamat során a rendszer érzékeli a hőmérsékletváltozást, majd ennek megfelelően aktiválja az ajtónyitást, ezzel egyidejűleg LED-es visszajelzésekkel segíti a folyamat követését. A kijelző folyamatosan mutatja a mért hőmérsékletet, amely a nyomásváltozást hivatott szemléltetni.
A pályázók a fejlesztés során számos kihívással találkoztak, például az érzékelők megfelelő elhelyezésével a modellben és az Arduino programozásával, hogy a rendszer megbízhatóan működjön. Mivel ez a vezérelt áramkör (szenzorok, ventillátor stb.) saját tervezésű, 3D nyomtatott házba került beépítésre, ezért könnyen módosítható és fejleszthető a modell. Kiegészítésként egy weboldalt is létrehoztak, ahol a projektjük és csapatuk bemutatása mellett további információk érhetőek el.
A jelenlegi verzió csak a nyomáskiegyenlítés modellezésére alkalmas, de a rendszerük kiegészíthető azzal, hogy a megfelelő légköri összetételt is biztosítani tudja, hogy az átszállás, átöltözés veszélytelenül történjen. Az emberi túléléshez nitrogént és megfelelő mennyiségű oxigént kellene bejuttatni a belső térbe, esetleg a szén-dioxidot eltávolítani. A szükséges gázelegy bejuttatását kétféleképpen is elvégezhető, melynél az egyik megoldás jelentősen takarékosabb.
A projekt célja nemcsak a technikai kihívások leküzdése volt, hanem az is, hogy inspiráljanak másokat az innovációra és a tudományos gondolkodásra. Dzsenifer és Adél megmutatta, hogy középiskolásként is lehet értékes és látványos mérnöki megoldásokat létrehozni, amelyeket a jövőben tovább fejleszthetnek.
