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.
Сегодня Дюран
А завтра кто?