Как красили марсоходы Spirit и Opportunity
Случайно посмотрел по телевизору документальный фильм про марсоходы Spirit и Opportunity, заинтересовался, как их красили для таких эксплуатационных условий и решил написать тред, как и чем красят марсоход. Поехали.
Для начала надо сказать, что предыдущие Spirit и Opportunity красились по схеме, схожей с ювелирным делом. Перед конструкторами стояла задача обеспечить работоспособность механизмов в условиях, когда температура ночью на Марсе может упасть до -94 градусов (здесь и далее везде - Цельсий). Дневной максимум может достигать 22 градусов. В общем, холодно.
Для уменьшения теплопотерь корпуса (Warm Electronic Box - WEB) марсоходов Spirit и Opportunity покрывали золотом. В первую очередь для того, чтобы тепло, вырабатываемое работающими приборами не рассеивалось в холодной атмосфере Марса.
В целом, где-то похоже на термос. В дополнение, для теплозащиты корпус покрывали так называемым Аэрогелем (еще именуемым «твёрдым дымом»). Очень лёгкий, очень прочный,
отличный теплоизолятор. В целом, судя по тому, что вместо расчетных 90 солнечных суток Spirit проработал 2210 суток, а Opportunity 5111 суток, инженеры NASA все рассчитали правильно.
Следующее поколение (написано третье, видимо американцы считают от Sojourner 1996 года - на фото) - ровер Curiosity, запущенный в 2011 году и работающий до сих пор (расчетное время работы было уже 688 солнечных суток).
И вот на Curiosity NASA применила уже краску. Краска гибридная керамическая калий-силикатная, утверждённая решением Главного инженера NASA, при этом что интересно, применили ее еще на Curiosity, а утвердили стандарт только в 2020 уже после запуска Perseverance.
При этом краску тестировали в условиях открытого космоса на МКС в течение ЧЕТЫРЁХ лет, перед тем как утвердить. Логика была такая - что переживет открытый космос - подойдёт и для Марса.
На фото контейнер на МКС, в котором в том числе и испытывалась указанная краска. Краску AZ-2100-IECW разработали AZ Technology из Алабамы. Краска пережила 4-х-летнее облучение и экстремальные температуры, и сохраняет свои свойства от -180 до 1000 градусов. Краска белая, для повышения отражения ультрафиолета.
Дальше немного подушню, извините, в части технических особенностей материала. Допустимая толщина покрытия (как обычно, у американцев все не в микронах, а в Mil - 1 Mil - 0.001 дюйма) - 5+-1 mil - это человеческим языком около 127 микрон.
На два-три слоя достаточно высокий сухой остаток. Время жизни замешанной банки с краской после замешивания - 24 часа (это много, авиационные полиуретаны в зависимости
от активатора могут и 2 часа жизни давать).
Самое интересное - в качестве растворителя используется деионизированная ВОДА )) Температура нанесения от 15 до 35 градусов, ничего особенного. А вот влажность - строго от 50 до 80% в процессе нанесения. Для изоляции разрешено использовать угадайте что (да, алюминиевый скотч, привет 3M) - 3М 1170 и бумажный 3М 232 и винил. Обезжиривается спиртом. Еще что интересно - краска наносится безвоздушным распылением с использованием высоко-очищенного азота вместо воздуха. После нанесения совершенно
адский процесс сушки с контролем влажности по дням с постепенным уменьшением - 7 ДНЕЙ СУШКИ по стандарту.
Вы же помните, что в качестве растворителя используется вода ) - воду надо аккуратно выпарить без вреда для покрытия. После сушки корпус ровера запекается в вакуумной печи на 110 градусах для удаления остатков воды, возможной пыли (правда, глянул стандарты NASA по чистоте - откуда там пыль) и земных микроорганизмов (чтобы на Марс ничего лишнего не привезти). Весь этот процесс делают в NASA Jet Propulsion Laboratory.
Помимо покраски самого корпуса марсохода, нанесли покрытия и на внутренние компоненты ровера. Для снижения трения применили специальную смазку “Microseal” производства Curtiss-Wright. Поскольку в космосе ничего просто не бывает (видимо), смазка наносилась специально разработанным покрасочным пистолетом, в котором при распылении производилось смешивание микро-частиц смазки, и скорость распыления достигала 182 метра в секунду (на обычной покраске - 1-3 метра в секунду), для заполнения мельчайших пор поверхности.
После чего смазку запекали два часа на 148 градусах для получения финального результата. После этого смазка пригодна для работы в условиях температур от -253 до 1093, радиации, вакуума и т.д.
И наконец, в 2020 запустили по сути 4 поколение марсохода - Perseverance, и процесс покраски, описанный выше, выложили на YouTube.
Ссылка вот, ролик небольшой, всего около 3 минут.
Перед покраской команда JPL заизолировала на корпусе более 600 зон при помощи скотча и винила. Все вручную и с максимальной тщательностью.
Изолировали, на минуту - 5 дней.
Интересный аспект процесса - перед покраской корпус марсохода надо было вышкурить для создания достаточной адгезии. Потом очистить от всех частиц пыли и обезжирить. При этом команде маляров JPL надо было успеть выполнить эту задачу за менее чем 6 часов, чтобы не допустить начала оксидации и возможной коррозии. Успели за 2 часа. Обратите внимание, шкурят самым банальным красным скотч-брайтом. Там, где алюминий не глянцевый - уже готовая поверхность.
Из-за размеров марсохода, он занял почти всю покрасочную камеру, поэтому глава команды маляров JPL John Campanella вынужден был работать всего с двумя помощниками (всего у них там 6 человек). Из-за этого красили по частям, один день верхнюю панель, один день боковые, и один день все остальное. Первый слой краски на весь корпус нанесли за 10 минут, и тут же нанесли второй и третий слои (техника покраски wet on wet). Вся работа заняла 5 часов непосредственного времени прикосновения.
После покраски и сушки в печи (3 дня запекали) корпус ровера завернули в два слоя изоляции - и передали на сборку. На фото - та самая вакуумная печь.
И потом еще 4 месяца собирали начинку. Но это уже совсем другая история, не про покраску ))
Если кто-то это дочитал - спасибо ☺️ Техническая документация на покрытия скачана с сайта NASA, хотя пришлось поискать ) Все фото @NASAPersevere @MarsCuriosity @NASAJPL и Википедия.
Подробнее
Spirit and Opportunity BY THE NUMBERS 124,838 raw images 30 DEGREES steepest slope 32 DEGREES steepest slope 6 YEARS lifespan 4.8 î traveled +YEARS lifespan 217,594 raw images 281 traveled Updated February 4, 2019
Mini-TES (at rear) ^ UHF Antenna (not visible) / Low-Gain Antenna i! High-Gain Antenna Panoramic Cameras Navigation Cameras Magnet Array. Solar Array: Rear Hazcams (not visible) Front— Hazcams Robotic Arm Insti
National Aeronautics and Space Administration MEASUREMENT SYSTEM INCH POUND MSFC-PROC-3747 REVISION: Baseline EFFECTIVE DATE: October 28, 2020 George C. Marshall Space Flight Center Marshall Space Flight Center, Alabama 35812 EM01 MSFC TECHNICAL STANDARD POTASSIUM SILICATE COATINGS, APPLICATION OF
MSFC Technical Standard EM01 Title: Potassium Silicate Coatings, Application of Document No.: MSFC-PROC-3747 Baseline Effective Date: October 28, 2020 Page 17 of 19 c) Day 1 and Day 2. Humidity should remain between 60% and 80%. Fluctuations are allowable, but one should avoid step downs (e.g., staying steady around 80% for a number of hours and then suddenly stepping down to 60% and staying steady at 60%). d) Day 3 through Day 6. Average humidity should be slowly lowered. Step downs shall not exceed 10% over any 24 hour period. At the end of day 6, humidity should be between 25% and 40%. e) Day 7. Humidity should remain between 25% and 40% and step downs should be avoided. Note: For AZW/LA-II it is recommended that the cure be extended for 3 extra days with conditions held the same as for Day 7. f) After curing is completed, hardware shall be covered with an approved clean room bagging material such as Tedlar or Capran 980 for storage in a clean environment with humidity between 25% and 40% until ready for bagging and shipping. Upon completion of the curing cycle, parts shall be handled only by operators wearing latex, nylon, or dacron gloves and protective clothing to prevent contamination and fingerprints.
Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology
Ч 'Шш * vH И ^ ta У - ' iS -g Ö» >.•:! , Wt t 1Й r mkÆm z,Æp '# 2u^№&*as» ^ 4 « * ‘
Ш:« рш шт
% Et,* V 1 II V If J » ¿“il 1 KfS
Mars 2020 Rover SuperCam' Body Unit RIMFAX Electronics SHERLOC Electronics SuperCam Calibration Target Mastcam-Z — Calibration Target MEDA Electronics & Pressure Sensor MEDA Radiation & Dust Sensor ^SuperCam Mast Unit I . 2 X Mastcam-Z Camera ji_ ЕИ—j RIMFAX Antenna 2 x MEDA Wind Sensors PIXL Sensor SHERLOC Sensor SHERLOC Calibration Target PIXL Calibration Target PIXL Electronics Mastcam-Z Digital Electronics Assembly 2 x MEDA Air Temperature Sensors MEDA Thermal Infrared Sensors 3 x MEDA Air Temperature Sensors
космос,космонавтика,Реактор познавательный,длиннопост,марсоход,краска,sebullllba,Не мое
А если будет плюсом, то дальше чего ещё накидаем сверх программы
В контексте марсохода "хорошее" - это прилетят зелёные человечки и проведут техобслуживание и текущий ремонт?
Хорошее - это критический успех. Найдёт следы ископаемой жизни (или даже бактерий в жидкой воде) - сразу там и встанет, чтобы тщательно исследовать. И именно в это место будет направлена земная перспективная экспедиция, которая, да, сможет и ремонт провести.
А если гарантировал 10 дней, а проработало 89. То награды, респект и уважуха.
Электроника, как и любая техника, хорошо работает, внезапно, в определенном температурном диапазоне. И решать, утилизировать тепло, сохранять или распределять, решают в каждой конкретной ситуации