Всі ми знаємо, що час місячної бази минув. Але витрати на відправлення всього необхідного з Землі для побудови бази є непомірними. Гравітаційна свердловина Землі занадто глибока і занадто сильна, щоб все, що можна було отримати там із ракетами. То яке рішення?
За даними ESA, рішенням є Additive Manufacturing (AM) та In-Situ Resource Utilization (ISRU).
ESA веде проект щодо розробки способів використання AM або 3D-друку, які можна використовувати зараз і в майбутньому, щоб зробити місячну базу більш реальною. Проект має назву «Зачаття місячної бази за допомогою технологій 3D-друку». Це старий піонерський дух життя за межами землі, але відновлюваний сучасними передовими технологіями. AM та ISRU обмежуватимуть нашу логістичну залежність від Землі і дозволять багато чого з того, що потрібно створити базу Місяця з ресурсів, наявних на Місяці; а саме, Місячний пил.
«3D-друк пропонує потенційний засіб сприяння поселенню місячних із скороченням логістики від Землі». -Шотт Ховленд, команда космічних польотів ESA людини.
Зрештою, за даними ESA, різноманітні матеріали та обладнання, необхідні для бази на Місяці, можуть бути надруковані 3D, коли та де це потрібно. Все, від будівельних матеріалів до сонячних панелей, обладнання та інструментів до одягу, може бути потенційно 3D-надрукованим на Місяці. Можливо, що 3D-друк може забезпечити навіть поживні речовини та харчові інгредієнти.
3D-друк не тільки знижує вартість місячної бази, але робить все підприємство більш чуйним та налаштованим. Місячний реголіт не тільки може бути використаний для виготовлення якомога більшої кількості споруд та предметів, його можна використовувати для переробки та повторного використання предметів, принесених із Землі.
Проект «Замислення місячної бази…» бачить трифазний план для місячної бази, яка в значній мірі покладається на 3D-друк:
- Перша фаза: виживання. Це стосується основ, необхідних для того, щоб невеликий екіпаж вижив на Місяці, як житлові приміщення.
- Друга фаза: сталий. Це бачить, що база Місяця буде розширена, включаючи більше екіпажів, областей виготовлення та дослідницьких приміщень.
- Фаза третя: діюча. У цій фазі база Місяця повністю працює і будується для довготривалого проживання.
"Вибрані процеси друку дозволили б переробляти наявні матеріали для різних цілей", - пояснює Антонелла Сгамбаті з OHB System AG, керуючи проектом. «Ще одна основна перевага 3-D друку - інакше відома як виробництво добавок - це широта варіантів дизайну, які вона дозволяє. Компоненти, продукти та сам процес друку можна переробити на основі їх передбачуваного остаточного використання в місячній основі. Можна приймати рішення про те, як найкраще зв’язати наявні матеріали з обладнанням для друку ».
Коріння проекту простежується в 2013 році, коли ESA найняла архітектурну фірму, щоб розробити структуру, здатну протистояти місячному середовищу. Ударник мав бути зроблений з місячного ґрунту, або в цьому випадку, імітував місячний грунт. Архітектурна фірма «Фостер та Партнери» побудувала зразок будівлі 1,5 тонни. Будівельний блок представляв собою порожнисту закриту клітинну структуру, схожу на кістки птахів.
"Як практика, ми звикли розробляти екстремальний клімат на Землі та використовувати екологічні переваги використання місцевих, стійких матеріалів", - зауважив Ксав'є Де Кестельєр із спеціалістичної модельної групи Foster +. "Наше місячне житло слідує аналогічній логіці".
Дослідники ESA експериментують з імітацією місячного реголіту на 3D-друку маленьких предметів, таких як гвинти та шестірні, і навіть монети. Реголіт не дуже важкий для моделювання, і він містить такі речі, як кремній, алюміній, кальцій та оксиди заліза. Наявність цих матеріалів означає, що реголіт може бути сформований у корисні форми.
Звичайно, це не так просто, як заливати місячний бруд у принтер, а потім виходять дуже потрібні предмети. Спочатку змодельований місячний реголіт розмелюють до розміру частинок. Потім його змішують із сполучним агентом, який реагує на світло. Об'єкт роздруковують з отриманої суміші, потім піддають впливу світла для його затвердіння, після чого остаточно запікають у духовці. За даними ESA, готовий виріб схожий на шматок Місячно-пилової кераміки.
Одне з найцікавіших можливих майбутніх застосувань 3D-друку при дослідженні космосу - це сфера медичної допомоги, і вона називається «біодрук». Астронавти, які вирушили на Місяць на місії «Аполлон», пропали близько 12 днів і взяли з собою невелику аптечку. Але для довготривалого перебування космонавтів на базі Місяця, швидше за все, буде необхідний більший рівень медичної допомоги.
"Ми запитуємо, що знадобиться космонавтам у коротко-, середньо- та довгостроковій перспективі та які кроки необхідні для дозрівання 3D-друку до рівня, коли це може бути корисним у космосі". - Томмазо Гідіні, керівник відділу структур, механізмів та матеріалів ЄКА.
ESA розглядає 3D-друк і як це може допомогти надати медичну допомогу космонавтам на Місяці чи в інших місцях. За даними провідної групи експертів з 3D-біодруку, які зібралися на дводенному семінарі ESA з медичного 3D-друку, космонавти, котрі входять у космос, могли проходити медичне лікування за допомогою 3D-друкованої шкіри, кісток та - цілих один день.
Ця ідея обертається навколо ідеї "біо-чорнила". Вони засновані на клітинах людини, а також на поживні речовини та матеріали, необхідні для відростання тканин тіла, таких як шкіра, кістки та хрящі. Далі в майбутнє ідея друкувати цілі органи. На даний момент це досить спекулятивно, але медична 3D-друк, ймовірно, потрапить туди в якийсь момент у майбутньому.
"Ми запитуємо, що знадобиться космонавтам у коротко-, середньо- та довгостроковій перспективі та які кроки потрібні для дозрівання 3D-друку до рівня, коли це може бути корисним у космосі", - сказав Томмазо Гідіні, керівник ESA "Структури та механізми", і відділ матеріалів. "Ми визначаємо дорожню карту розвитку та часовий графік з метою, щоб ця група в майбутньому стала науковою робочою групою, наполягаючи на прогресі".
3D-біодрук дозволяє ізольованим екіпажам у космосі підготуватися до більшої кількості надзвичайних ситуацій, ніж це можливо за сучасних технологій. У космосі, або на Місяці чи іншій планеті, простір всередині житлових приміщень - це надбавка. Повноцінний медичний центр - це розкішні космонавти, які навряд чи зможуть собі дозволити. ESA використовує травму опіку як приклад для ілюстрації переваг 3D-друку.
Серйозні травми опіку, як правило, лікуються за допомогою шкірних трансплантатів з інших місць на тілі пацієнта. Це стосується вторинної травми пересадженої області, далеко не ідеальної, коли дослідження показують, що орбітальне середовище ускладнює загоєння ран. Натомість нову шкіру можна виростити та піддавати біодруку з власних клітин пацієнта, а потім пересадити безпосередньо.
У ESA зростає ентузіазм на базі Місяця. Це наступний логічний крок і доповнює Шлюз Глибокого Космосу як кроку для подальшого дослідження Сонячної системи. Існує безліч технологій, що сприяють досягненню цілого починання, з них лише одне виробництво добавок або 3D-друк. Але наразі тестування більшості цих технологій має відбуватися тут, на Землі, у середовищах, що імітують важливі аспекти місячного середовища.
Деякі з цих технологій випробовуються на базі Місяця на території Пангеї-X на Лансароте на Канарських островах. Лансароте - це ідеальна обстановка для перевірки деяких геологічних аспектів місії на Місяць або на Марс. Зокрема, вона перевірятиме технології для взяття зразків гірських порід.
Навіть те, що здається простим, як взяття зразків гірських порід, бентежить численними труднощами в космічному середовищі. Зокрема, затримка зв'язку може зробити все більш складним. Минулий тиждень експеримент під назвою "Аналог-1" перевірив аспекти науки, операцій та комунікацій дослідницької місії. Астронавт ESA Маттіас Маурер буде розташований у Pangea-X і здійснюватиме дистанційне пілотування ровера, розташованого в Нідерландах. Для цього він використовуватиме технологію, яку називають Електронна польова книга.
Електронна польова книга - це інструмент, який інтегрує позиціювання в реальному часі, обмін даними, голосовий чат та багато іншого. Це експеримент, який астронавт ESA Лука Пармітано проведе наступного року з Міжнародної космічної станції. Польова книга дозволяє вченим-експертам направляти космонавтів на збір найкращих зразків.
Незалежно від того, чи це 3D-друк конструкцій, біомедична 3D-друк чи всі інші технології, які потрібно розробити та вдосконалити, зрозуміло, що ESA має очі на Місячній базі.
- Прес-реліз ESA: Майбутня база місяця
- Прес-реліз ESA: Місячна база Pangea-X
- Прес-реліз ESA: 3D-друк шкіри, кісток та частин тіла під дослідженням для майбутніх космонавтів
- Прес-реліз ESA: Створення місячної бази за допомогою 3D-друку
