Mēs visi zinām, ka Mēness bāzei ir pienācis laiks. Bet maksa par visa nepieciešamā sūtīšanu no Zemes bāzes būvei ir pārmērīgi liela. Zemes gravitācijas aka ir pārāk dziļa un pārāk spēcīga, lai tur nokļūtu viss, izmantojot raķetes. Kāds ir risinājums?
Saskaņā ar EKS, risinājums ir piedevu ražošana (AM) un resursu izmantošana situācijā (ISRU).
ESA vada projektu, lai nākt klajā ar veidiem, kā AM vai 3D drukāšanu var izmantot tagad un nākotnē, lai Mēness bāzi padarītu reālāku. Projekta nosaukums ir “Mēness bāzes iegūšana, izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģijas”. Šis ir senais pionieru gars, kas dzīvo zemē, taču ir sāknēts ar modernām, progresīvām tehnoloģijām. AM un ISRU ierobežos mūsu loģistisko atkarību no Zemes un ļaus daudz kas no Mēness bāzes veidot no resursiem, kas pieejami uz Mēness; proti, paši Mēness putekļi.
"3D drukāšana piedāvā potenciālu līdzekli Mēness norēķinu atvieglošanai ar samazinātu loģistiku no Zemes." - Skots Hovlands no ESA cilvēku kosmosa lidojumu komandas.
Galu galā, saskaņā ar EKA, Mēness pamatnei nepieciešamo materiālu un aprīkojuma klāstu var izdrukāt 3D formātā, kur un kur tas nepieciešams. Viss, sākot no celtniecības materiāliem līdz saules paneļiem, aprīkojuma un instrumentiem līdz drēbēm, uz Mēness varētu būt 3D izdrukāts. Iespējams, ka 3D uzturēšana var nodrošināt pat uzturvielas un pārtikas sastāvdaļas.
3D drukāšana ne tikai samazina Mēness bāzes izmaksas, bet arī padara visu uzņēmumu atsaucīgāku un pielāgojamāku. Mēness regolītu var izmantot ne tikai, lai izgatavotu pēc iespējas vairāk struktūru un priekšmetu, bet arī to var izmantot, lai pārstrādāt un atkārtoti izmantot priekšmetus, kas ievesti no Zemes.
Projektā “Mēness bāzes ierašanās…” ir redzams trīsfāzu plāns Mēness pamatnei, kas lielā mērā paļaujas uz 3D drukāšanu:
- Pirmais posms: Izdzīvojams. Tas attiecas uz pamatiem, kas nepieciešami, lai maza apkalpe varētu izdzīvot uz Mēness, tāpat kā dzīvojamās telpas.
- Otrā fāze: ilgtspējīga. Tas nozīmē, ka Mēness bāze tiek paplašināta, iekļaujot tajā vairāk apkalpes vietu, ražošanas apgabalus un pētniecības telpas.
- Trešā fāze: darbības. Šajā fāzē Mēness bāze ir pilnībā darboties spējīga un uzbūvēta ilgstošai dzīvošanai.
“Izvēlētie drukas procesi ļaus pieejamos materiālus pārstrādāt dažādiem mērķiem,” skaidro Antonella Sgambati no OHB System AG, kas vada projektu. “Vēl viens būtisks trīsdimensiju drukāšanas ieguvums - citādi pazīstams kā piedevu ražošana - ir plašās dizaina iespējas, ko tas atļauj. Sastāvdaļas, izstrādājumus un pašu drukāšanas procesu var pārveidot, pamatojoties uz to paredzēto galīgo izmantošanu Mēness pamatnē. Var izlemt, kā labāk sasaistīt pieejamos materiālus ar drukājamo aparatūru. ”
Projekta saknes meklējamas 2013. gadā, kad EKA nolīga arhitektūras firmu, lai izstrādātu struktūru, kas izturētu Mēness vidi. Kicker bija jāizgatavo no Mēness augsnes vai šajā gadījumā no imitētas Mēness augsnes. Foster and Partners arhitektūras firma uzbūvēja 1,5 tonnu smagu celtniecības bloku. Celtniecības bloks bija doba, slēgta šūnu struktūra, kas līdzīga putnu kauliem.
“Parasti mēs esam pieraduši projektēt ekstrēmus klimatiskos apstākļus uz Zemes un izmantot ieguvumus videi, ko rada vietējo, ilgtspējīgo materiālu izmantošana,” atzīmēja Ksavers De Kesteljērs no Foster + partneru speciālistu modelēšanas grupas. "Mūsu Mēness dzīvesvietai ir līdzīga loģika."
EKA pētnieki eksperimentē ar imitētu Mēness regolītu, lai 3D drukātu mazus priekšmetus, piemēram, skrūves un pārnesumus, un pat monētu. Regolītu nav pārāk grūti simulēt, un tas satur tādas lietas kā silīcijs, alumīnijs, kalcijs un dzelzs oksīdi. Šo materiālu klātbūtne nozīmē, ka regolītu var veidot izmantojamās formās.
Protams, tas nav tik vienkārši, kā mēness netīrumus ieliet printerī un pēc tam iznāk ļoti nepieciešami objekti. Vispirms modelēto Mēness regolītu sasmalcina līdz daļiņu lielumam. Tad tas tiek sajaukts ar saistvielu, kas reaģē uz gaismu. Priekšmets tiek iespiests no iegūtā maisījuma, pēc tam pakļauts gaismai, lai to sacietētu, un pēc tam beidzot cep cepeškrāsnī. Saskaņā ar EKA, gatavais produkts ir kā Mēness putekļu keramikas gabals.
Viens no interesantākajiem iespējamiem 3D drukāšanas nākotnes pielietojumiem kosmosa izpētē ir medicīniskās aprūpes jomā, un to sauc par “biodruku”. Astronauti, kuri devās uz Mēnesi “Apollo” misijās, bija aizgājuši apmēram 12 dienas un paņēma mazo pirmās palīdzības komplektu. Bet tāda veida ilgtermiņa uzturēšanās gadījumos, kādus astronauti uz Mēness pamatnes izturēs, iespējams, būs nepieciešama augstāka medicīniskā aprūpe.
"Mēs vaicājam, kādi astronauti būtu nepieciešami īstermiņā, vidējā termiņā un ilgtermiņā, un kādi pasākumi ir nepieciešami, lai nogatavinātu 3D biodruku līdz tādam līmenim, lai tas būtu noderīgs kosmosā." - Tommaso Ghidini, EKA Konstrukciju, mehānismu un materiālu nodaļas vadītājs.
ESA izskata 3D drukāšanu un to, kā tā varētu palīdzēt sniegt medicīnisko palīdzību astronautiem uz Mēness vai citur. Astronauti, kas dodas uz kosmosu, varētu saņemt ārstēšanu, izmantojot 3D drukātu ādu, kaulus un - vienu dienu - veselus orgānus, sacīja vadošā 3D biodrukas ekspertu grupa, kas pulcējās divu dienu ESA seminārā par medicīnisko 3D drukāšanu.
Šī ideja ir saistīta ar “bio tintes” ideju. Tie ir balstīti uz cilvēka šūnām un barības vielām un materiāliem, kas nepieciešami ķermeņa audu, piemēram, ādas, kaula un skrimšļa, atjaunošanai. Tālākā nākotnē ir ideja izdrukāt veselus orgānus. Šobrīd tas ir diezgan spekulatīvs, taču medicīniskā 3D drukāšana, iespējams, nākotnē to sasniegs.
“Mēs vaicājam, kādi astronauti būtu nepieciešami īstermiņā, vidējā termiņā un ilgtermiņā, un kādi pasākumi ir nepieciešami, lai nobriedušu 3D biodruku līdz tādam līmenim, lai tas būtu noderīgs kosmosā,” sacīja Tommaso Ghidini, ESA struktūrvienību, mehānismu vadītājs. un materiālu nodaļa. "Mēs definējam attīstības ceļvedi un laika grafiku ar mērķi, lai šī grupa nākotnē kļūtu par zinātnisku darba grupu, virzot uz priekšu progresu."
3D biodruka ļauj izolētām ekipāžām kosmosā sagatavoties lielākam skaitam ārkārtas situāciju, nekā tas ir iespējams ar pašreizējām tehnoloģijām. Kosmosā vai uz Mēness vai citas planētas kosmoss dzīvojamās telpās ir augstāks. Pilnībā aprīkots medicīnas centrs ir luksusa astronauti, ko diez vai atļausies. ESA kā piemēru izmanto apdeguma traumu, lai parādītu 3D biodrukas priekšrocības.
Nopietnas apdegumu traumas parasti ārstē, izmantojot ādas potzarus no citur pacienta ķermeņa. Tas ir saistīts ar sekundāru traumu pārstādītajā zonā, tālu no ideāla, ja pētījumi rāda, ka orbītas vide apgrūtina brūču sadzīšanu. Tā vietā jaunu ādu varētu izaudzēt un no tās izdrukāt biogrāfiski no paša pacienta šūnām, pēc tam tieši pārstādot.
ESA pieaug aizrautība ar Mēness bāzi. Tas ir nākamais loģiskais solis un papildina Deep Space Gateway kā izejas punktu Saules sistēmas tālākai izpētei. Ir daudzas tehnoloģijas, kas virza visu uz priekšu, no kurām tikai viena ir piedevu ražošana jeb 3D drukāšana. Bet pagaidām lielākās daļas šo tehnoloģiju pārbaude jāveic šeit, uz Zemes, vidē, kas imitē svarīgus Mēness vides aspektus.
Dažas no šīm tehnoloģijām tiek pārbaudītas EKA Pangea-X Mēness bāzē Lanzarotē Kanāriju salās. Lansarote ir ideāls apstāklis, lai pārbaudītu dažus no misijas uz Mēnesi vai Marsu ģeoloģiskajiem aspektiem. Konkrēti, tas pārbaudīs iežu paraugu ņemšanas tehnoloģijas.
Pat kaut kas, kas šķiet tik vienkārši, kā klinšu paraugu ņemšana, ir sajaukts ar vairākām grūtībām kosmosa vidē. Jo īpaši sakaru kavēšanās var padarīt visu grūtāku. Pagājušajā nedēļā veiktais eksperiments ar nosaukumu Analog-1 pārbaudīja izpētes misijas zinātnes, operāciju un komunikāciju aspektus. ESA astronauts Matiass Maurers atradīsies Pangea-X un pilotēs roveru, kas atrodas Nīderlandē. Lai to izdarītu, viņš izmantos tehnoloģiju, ko sauc par elektronisko lauku grāmatu.
Elektroniskā lauka grāmata ir rīks, kas integrē pozicionēšanu reāllaikā, datu apmaiņu, balss tērzēšanu un daudz ko citu. ESA astronauts Luca Parmitano nākamgad no Starptautiskās kosmosa stacijas veiks eksperimentu, kas paredzēts sausajam braucienam. Lauka grāmata ļauj ekspertiem zinātniekiem palīdzēt astronautiem vākt labākos paraugus.
Neatkarīgi no tā, vai tā ir struktūru 3D drukāšana, biomedicīniskā 3D drukāšana vai visas citas tehnoloģijas, kas jāizstrādā un jāpilnveido, ir skaidrs, ka ESA acis ir uz Mēness bāzes.
- ESA paziņojums presei: Nākotnes mēness bāze
- ESA paziņojums presei: Pangea-X Mēness bāze
- ESA paziņojums presei: Pētījums par ādas, kaulu un ķermeņa daļu 3D drukāšanu topošajiem astronautiem
- ESA paziņojums presei: Mēness bāzes veidošana ar 3D drukāšanu
