Всички знаем, че времето за лунна база е минало. Но разходите за изпращане на всичко необходимо от Земята за изграждане на база са прекомерни. Гравитацията на Земята е твърде дълбока и твърде силна, за да може всичко да има с ракети. И какво е решението?
Според ESA, решението е Additive Manufacturing (AM) и In-Situ Resource Utilization (ISRU).
ESA ръководи проект за създаване на начини, чрез които AM или 3D печат може да се използва сега и в бъдеще, за да направи базата на Луната по-възможна. Проектът се нарича „Създаване на лунна база с помощта на технологии за 3D печат.“ Това е старият пионерски дух на живеене извън земята, но рестартиран с модерна, напреднала технология. AM и ISRU ще ограничат нашата логистична зависимост от Земята и ще позволят голяма част от необходимостта от изграждането на лунна база от наличните ресурси на Луната; а именно Лунен прах.
„3D печатът предлага потенциално средство за улесняване на лунното уреждане с намалена логистика от Земята.“ -Скот Ховланд от екипа на ESA за човешки космически полети.
В крайна сметка, според ESA, голямо разнообразие от материали и оборудване, необходими за лунна база, може да бъде отпечатано 3D, когато и където е необходимо. Всичко, от строителни материали до слънчеви панели, оборудване и инструменти до дрехи, би могло да бъде потенциално 3D отпечатано на Луната. Възможно е дори 3D хранителни вещества и хранителни съставки да бъдат осигурени чрез 3D печат.
3D печатът не само намалява цената на лунна база, но прави цялото предприятие по-отзивчиво и персонализирано. Лунният реголит не само може да се използва за направата на колкото се може повече от структурите и предметите, но и за рециклиране и повторна употреба на предмети, донесени от Земята.
Проектът „Замисляне на лунна база…“ вижда трифазен план за лунна база, която разчита в голяма степен на 3D печат:
- Първа фаза: оцеляваща. Това се занимава с основите, необходими, за да може малък екипаж да оцелее на Луната, като жилищни помещения.
- Фаза втора: Устойчив. Това вижда базата на Луната да се разширява, за да включва повече помещения за екипаж, производствени зони и изследователски съоръжения.
- Фаза трета: оперативна. В тази фаза базата на Луната е напълно действаща и изградена за дългосрочно обитаване.
„Избраните процеси за печат ще позволят рециклирането на наличните материали за различни цели“, обяснява Антонела Сгамбати от OHB System AG, която управлява проекта. „Друго основно предимство на 3-D печатането - иначе известно като адитивно производство - е широчината на възможностите за дизайн, които позволява. Компонентите, продуктите и самият процес на печат могат да бъдат преработени въз основа на тяхното предназначение за крайно използване в лунната база. Може да се вземат решения за това как най-добре да се свържат наличните материали с хардуера, който ще бъде отпечатан. “
Корените на проекта проследяват през 2013 г., когато ESA нае архитектурна фирма, която да проектира структура, която да издържа на лунната среда. Кикърът трябваше да бъде направен от лунна почва или в случая симулирана лунна почва. Архитектурната фирма на Фостър и партньори изгради 1,5 тона образцов блок. Строителният блок представлява куха, затворена клетъчна структура, подобна на птичи кости.
„Като практика ние сме свикнали да проектираме за екстремен климат на Земята и да използваме екологичните ползи от използването на местни, устойчиви материали“, отбеляза Ксавие Де Кестелие от специализираната група за моделиране на Foster + Partners. „Лунното ни обиталище следва подобна логика.“
Изследователи от ESA експериментират със симулиран лунен реголит към 3D отпечатване на малки елементи като винтове и зъбни колела и дори монета. Реголитът не е твърде труден за симулиране и съдържа неща като силиций, алуминий, калций и железни оксиди. Наличието на тези материали означава, че regolith може да бъде оформен в използваеми форми.
Разбира се, не е толкова просто, колкото да излеете лунна мръсотия в принтер и след това излизат много необходими предмети. Първо симулираният лунен реголит се смила до размера на частиците. Тогава се смесва със свързващо вещество, което реагира на светлина. Обектът се отпечатва от получената смес, след това се излага на светлина, за да се втвърди, след което накрая се изпича във фурна. Според ESA, готовият продукт е като парче керамична лунна керамика.
Едно от най-интересните бъдещи приложения на 3D печат при изследване на космоса е в областта на медицинската помощ и се нарича „биопечат“. Астронавтите, които отидоха на Луната по мисиите на Аполон, нямаха около 12 дни и взеха със себе си малък комплект за първа помощ. Но за вида дългосрочен престой, който астронавтите в базата на Луната ще издържат, вероятно ще е необходимо по-високо ниво на медицинска помощ.
„Питаме се от какво ще се нуждаят астронавтите в краткосрочен, средносрочен и дългосрочен план и какви стъпки са необходими, за да се съзрее 3D отпечатване до ниво, при което то може да бъде полезно в космоса.“ - Томазо Гхидини, ръководител на отдела за структури, механизми и материали на ESA.
ESA разглежда 3D печат и как би могъл да помогне за осигуряване на медицинска помощ за астронавти на Луната или другаде. Астронавтите, които се впускат в космоса, биха могли да получат медицински лечения, използвайки 3D-отпечатана кожа, кости и - един ден - цели органи, според водеща група от 3D експерти по биопринтиране, които се събраха на двудневен семинар на ESA за медицински 3D печат.
Тази идея се върти около идеята за „био-мастила“. Те се основават на човешки клетки и на хранителни вещества и материали, необходими за повторно възстановяване на телесната тъкан, като кожа, кости и хрущяли. По-нататък е идеята за отпечатване на цели органи. Това е доста спекулативно в този момент, но медицинският 3D печат вероятно ще стигне до там в бъдеще.
„Питаме се от какво биха били нужни астронавтите в краткосрочен, средносрочен и дългосрочен план и какви стъпки са необходими за съзряване на 3D отпечатването до ниво, при което то може да бъде полезно в космоса“, каза Томасо Гхидини, ръководител на ESA „Структури и механизми“, и отдел „Материали“. „Ние дефинираме пътна карта и график за развитие с цел тази група да се превърне в научна работна група в бъдеще, като настоява за напредък.“
3D биопечатът позволява на изолирани екипажи в космоса да се подготвят за по-голям брой спешни случаи, отколкото е възможно при съвременните технологии. В космоса или на Луната или друга планета, пространството вътре в жилищните помещения е с най-висока печалба. Напълно снабден медицински център е луксозни астронавти няма да е вероятно да си позволят. ESA използва нараняване от изгаряне като пример, за да илюстрира предимствата на 3D-печатането.
Тежките наранявания при изгаряне обикновено се лекуват с помощта на кожни присадки от другаде по тялото на пациента. Това включва вторично нараняване на трансплантираната зона, далеч от идеалното, когато изследванията показват, че орбиталната среда прави раните по-трудни за заздравяване. Вместо това може да се отглежда нова кожа и да се отпечатва биологично от собствените клетки на пациента, след което да се трансплантира директно.
В ESA нараства ентусиазъм за лунна база. Това е следващата логична стъпка и допълва шлюза на дълбоките пространства като оттегляща точка за по-нататъшно изследване на Слънчевата система. Съществуват множество технологии, които задвижват цялото начинание напред, от които Additive Manufacturing или 3D печат е само една. Но засега тестването на повечето от тези технологии трябва да се извършва тук, на Земята, в среди, които симулират важни аспекти на лунната среда.
Някои от тези технологии се тестват в базата на Луната на ESA Pangea-X на Лансароте на Канарските острови. Лансароте е перфектната обстановка за тестване на някои от геоложките аспекти на мисия до Луната или до Марс. По-конкретно, тя ще тества технологии за вземане на скални проби.
Дори нещо, което изглежда толкова просто като вземане на скални проби, е объркано от множество трудности в космическа среда. По-специално забавянето на комуникациите може да направи всичко по-предизвикателно. Експеримент миналата седмица, наречен Аналогов-1 тествани научни, оперативни и комуникационни аспекти на изследователска мисия. Астронавтът на ESA Матиас Маурер ще бъде разположен в Pangea-X и ще управлява дистанционно пилот, разположен в Холандия. За да направи това, той ще използва технологията, наречена Електронна полева книга.
Електронната полева книга е инструмент, който интегрира позициониране в реално време, споделяне на данни, гласов чат и много други. Това е сух опит за експеримент, който астронавтът на ESA Лука Пармитано ще проведе следващата година от Международната космическа станция. Полевата книга позволява на експертни учени да ръководят астронавтите за събиране на най-добрите проби.
Независимо дали става въпрос за 3D печат на структури, биомедицински 3D печат или всички други технологии, които трябва да бъдат разработени и усъвършенствани, ясно е, че ESA има очи на базата на Луната.
- ESA Press Release: Бъдеща база на луната
- ESA Press Release: Pangea-X Moon base
- ESA Press Release: 3D печат на кожата, костите и частите на тялото в процес на проучване за бъдещи астронавти
- ESA Press Release: Изграждане на лунна база с 3D печат
