La NASA ha formato due nuovi istituti focalizzati sulla stampa 3D e sulla tecnologia quantistica

A sostegno del suo sforzo per supportare i suoi obiettivi di esplorazione a lungo termine, la NASA ha annunciato l’intenzione di creare due nuovi istituti per sviluppare la tecnologia in aree critiche per l’ingegneria e la ricerca sul clima: la stampa 3D e la tecnologia quantistica. I due nuovi Space Technology Research Institutes (STRI) faranno leva su team guidati da università statunitensi per creare programmi multidisciplinari di ricerca e sviluppo tecnologico fondamentali per il futuro della NASA. Riunendo scienza, ingegneria e altre discipline di università, industria e organizzazioni non profit, gli istituti mirano a influenzare le future capacità aerospaziali attraverso investimenti nella tecnologia in fase iniziale.

Uno degli istituti di ricerca si concentrerà sulla tecnologia di rilevamento quantistico a sostegno della ricerca sul clima. L’altro lavorerà per migliorare la comprensione e aiutare a consentire una rapida certificazione delle parti metalliche create utilizzando tecniche di produzione avanzate.

“Siamo entusiasti di attingere all’esperienza di questi team multi-universitari per creare tecnologia per alcune delle nostre esigenze più urgenti”, ha affermato Jim Reuter, amministratore associato per la direzione della missione di tecnologia spaziale dell’agenzia presso la sede della NASA, a Washington. “Il loro lavoro consentirà alla scienza di nuova generazione di studiare il nostro pianeta natale e ampliare l’uso di parti metalliche stampate in 3D per il volo spaziale con una modellazione all’avanguardia”.

Ciascun istituto riceverà fino a 15 milioni di dollari in cinque anni.

Istituto di percorsi quantistici

L’Università del Texas ad Austin guiderà il Quantum Pathways Institute, incentrato sull’avanzamento della tecnologia di rilevamento quantistico per le applicazioni di scienze della Terra di prossima generazione. Tale tecnologia consentirebbe una nuova comprensione del nostro pianeta e degli effetti del cambiamento climatico.

I sensori quantistici utilizzano i principi della fisica quantistica per raccogliere potenzialmente dati più precisi e consentire misurazioni scientifiche senza precedenti. Questi sensori potrebbero essere particolarmente utili per i satelliti in orbita attorno alla Terra per raccogliere dati sui cambiamenti di massa, un tipo di misurazione che può dire agli scienziati come si muovono e cambiano i ghiacci, gli oceani e l’acqua terrestre. Sebbene la fisica e la tecnologia di base per i sensori quantistici siano state dimostrate concettualmente, è necessario lavorare per sviluppare sensori quantistici con le precisioni necessarie per le esigenze scientifiche di prossima generazione durante le missioni di volo spaziale.

“I metodi di rilevamento quantistico si sono dimostrati molto promettenti nell’informatica, nelle comunicazioni e ora per le applicazioni di telerilevamento delle scienze della Terra”, ha affermato il dott. Srinivas Bettadpur, ricercatore principale dell’istituto e professore di ingegneria aerospaziale e ingegneria meccanica presso l’Università del Texas ad Austin. “Il nostro intento è far progredire questa tecnologia e prepararla per lo spazio il prima possibile”.

L’istituto lavorerà per far progredire ulteriormente la fisica alla base dei sensori quantistici, progettare come questi sensori potrebbero essere costruiti per le missioni spaziali e capire come la progettazione della missione e l’ingegneria dei sistemi dovrebbero adattarsi per accogliere questa nuova tecnologia.

I partner dell’istituto includono l’Università del Colorado Boulder; l’Università della California, Santa Barbara; il California Institute of Technology; e il National Institute of Standards and Technology.

Istituto per la qualificazione e certificazione basata su modelli di produzione additiva (IMQCAM)

La Carnegie Mellon University, a Pittsburgh, guiderà l’Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM) con l’obiettivo di migliorare i modelli computerizzati di parti metalliche stampate in 3D ed espandere la loro utilità nelle applicazioni di volo spaziale. L’istituto sarà co-diretto dalla Johns Hopkins University, a Baltimora.

Le parti metalliche stampate in 3D si sono dimostrate utili per applicazioni nei motori a razzo, ad esempio. Tuttavia, una certificazione e un uso efficienti di tali parti richiedono previsioni ad alta precisione delle loro caratteristiche.

“La struttura interna di questo tipo di parte è molto diversa da quella prodotta con qualsiasi altro metodo”, ha affermato Tony Rollett, ricercatore principale dell’istituto e professore di ingegneria metallurgica e scienza dei materiali presso la Carnegie Mellon University. “L’istituto si concentrerà sulla creazione dei modelli di cui la NASA e altri nel settore avrebbero bisogno per utilizzare queste parti su base giornaliera”.

Modelli computerizzati dettagliati consentiranno agli ingegneri di comprendere le capacità ei limiti delle parti, ad esempio la quantità di stress che le parti possono sopportare prima di rompersi. Tali modelli forniranno la prevedibilità delle proprietà delle parti in base alla loro elaborazione, che è fondamentale per certificare le parti per l’uso. L’istituto svilupperà gemelli digitali per parti stampate in 3D realizzate con materiali per voli spaziali comunemente utilizzati per la stampa 3D, oltre a valutare e modellare nuovi materiali.

Somnath Ghosh, Michael G. Callas professore di ingegneria civile e dei sistemi presso la Whiting School of Engineering della Johns Hopkins University, fungerà da co-investigatore principale e co-dirigerà l’istituto, insieme a Rollett. Altri partner dell’istituto includono Vanderbilt University, University of Texas a San Antonio, University of Virginia, Case Western Reserve University, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Southwest Research Institute e Pratt & Whitney.