Știm cu toții că timpul este trecut pentru o bază pe Lună. Dar costul trimiterii de tot ce este necesar de pe Pământ pentru a construi o bază este prohibitiv. Gravitatea Pământului este prea adâncă și prea puternică pentru a obține totul acolo cu rachete. Care este soluția?
Conform ESA, soluția este Manufacturing Additive (AM) și In-Situ Resource Utilisation (ISRU).
ESA conduce un proiect pentru a crea modalități prin care AM sau imprimarea 3D pot fi utilizate acum și în viitor pentru a face o bază pe Lună mai fezabilă. Proiectul se numește „Conceperea unei baze lunare cu ajutorul tehnologiilor de imprimare 3D”. Acesta este vechiul spirit de pionierat de a trăi în afara terenului, dar relansat cu o tehnologie modernă și avansată. AM și ISRU ne vor limita dependența logistică de Pământ și vor permite o mare parte din ceea ce o bază a Lunii trebuie construită din resursele disponibile pe Lună; și anume, praful de Lună în sine.
„Imprimarea 3D oferă un potențial mijloc de a facilita așezarea lunară cu logistică redusă de pe Pământ.” -Scott Hovland a echipei de transport spațial uman ESA.
În cele din urmă, conform ESA, o mare varietate de materiale și echipamente necesare pentru o bază Moon poate fi imprimată 3D când și unde este nevoie. Totul, de la materialele de construcție la panouri solare, echipamente și instrumente până la haine, ar putea fi potențial imprimat 3D pe Lună. Este posibil ca imprimarea 3D să fie asigurată chiar de nutrienți și ingrediente alimentare.
Imprimarea 3D nu numai că scade costul unei baze pe Lună, ci face întreaga întreprindere mai receptivă și personalizabilă. Nu numai că regulitul lunar poate fi folosit pentru a realiza cât mai multe dintre structuri și elemente, dar poate fi folosit pentru reciclarea și reutilizarea articolelor aduse de pe Pământ.
Proiectul „Conceperea unei baze lunare ...” vede un plan trifazat pentru o bază lunară care se bazează foarte mult pe imprimarea 3D:
- Faza 1: supraviețuitor. Aceasta se referă la elementele de bază necesare pentru a permite unui mic echipaj să supraviețuiască pe Lună, cum ar fi cartierele de locuit.
- Faza a doua: Durabilă. Astfel, baza Lunii este extinsă pentru a include mai multe cartiere ale echipajului, zone de fabricație și facilități de cercetare.
- Faza a treia: operațională. În această fază, baza Lunii este pe deplin operațională și construită pentru o locuință pe termen lung.
„Procesele de imprimare selectate ar permite reciclarea materialelor disponibile în diferite scopuri”, explică Antonella Sgambati, de la OHB System AG, care gestionează proiectul. „Un alt beneficiu major al imprimării tridimensionale - cunoscut și sub denumirea de fabricație aditivă - este lățimea opțiunilor de proiectare pe care le permite. Componentele, produsele și procesul de imprimare în sine pot fi reproiectate pe baza utilizării finale preconizate în baza lunară. Se pot lua decizii cu privire la modul în care se pot lega cel mai bine materialele disponibile cu hardware-ul care va fi tipărit. "
Rădăcinile proiectului sunt din 2013, când ESA a angajat o firmă de arhitectură pentru proiectarea unei structuri care să reziste mediului Lunar. Lovitura a fost să fie făcută din sol lunar sau, în acest caz, din solul lunar simulat. Firma de arhitectură a Foster and Partners a construit un bloc de construcție de 1,5 tone. Blocul de construcție era o structură de celule goale, închise, asemănătoare cu oasele păsărilor.
„Ca practică, suntem obișnuiți să proiectăm pentru climă extremă pe Pământ și să exploatăm beneficiile de mediu ale utilizării de materiale locale, durabile”, a remarcat Xavier De Kestelier, din cadrul grupului de specialiști de modelare Foster + Partners. „Locuința noastră lunară urmează o logică similară.”
Cercetătorii de la ESA experimentează cu regulit lunar simulat pentru a imprima 3D articole mici precum șuruburi și angrenaje și chiar o monedă. Regolitul nu este prea greu de simulat și conține lucruri precum siliciu, aluminiu, calciu și oxizi de fier. Prezența acestor materiale înseamnă că regulitul poate fi format în forme utilizabile.
Desigur, nu este la fel de simplu ca să turnați murdăria lunii într-o imprimantă și apoi să vină obiecte foarte necesare. Mai întâi, regulitul lunar simulat este redus la dimensiunea particulelor. Apoi, este amestecat cu un agent de legare care reacționează la lumină. Obiectul este tipărit din amestecul rezultat, apoi expus la lumină pentru a-l întări, apoi a fi copt într-un final într-un cuptor. Conform ESA, produsul finit este ca o bucată de ceramică de praf de lună.
Una dintre cele mai interesante utilizări potențiale viitoare ale imprimării 3D în explorarea spațiului este în domeniul îngrijirii medicale și se numește „bio-imprimare”. Astronauții care au mers pe Lună în misiunile Apollo au fost plecați de aproximativ 12 zile și au luat cu ei o mică trusă de prim ajutor. Însă pentru tipul de șederi de lungă durată pe care astronauții de la baza Lunii îl vor suporta, va fi necesar un nivel mai mare de îngrijire medicală.
„Ne întrebăm ce ar avea nevoie de astronauți pe termen scurt, mediu și lung și care sunt pașii necesari pentru a maturiza bioprintarea 3D la un nivel în care poate fi util în spațiu.” - Tommaso Ghidini, șeful Direcției structuri, mecanisme și materiale a ESA.
ESA analizează imprimarea 3D și cum ar putea ajuta la furnizarea de îngrijiri medicale pentru astronauți pe Lună sau în altă parte. Astronauții care se aventurează adânc în spațiu ar putea primi tratamente medicale folosind piele, oase și - o zi - organe întregi, tipărite 3D, potrivit unui grup de experți de bioprinting 3D care s-au reunit la un atelier ESA de două zile privind imprimarea 3D medicală.
Această idee se învârte în jurul ideii de „bio-cerneluri”. Se bazează pe celulele umane și pe substanțele nutritive și materialele necesare pentru regruparea țesutului corpului, cum ar fi pielea, osul și cartilajul. Mai departe în viitor este ideea tipăririi de organe întregi. Acest lucru este destul de speculativ în acest moment, dar imprimarea 3D medicală va ajunge probabil la un moment dat în viitor.
„Ne întrebăm de ce ar avea nevoie astronauții pe termen scurt, mediu și lung și ce pași sunt necesari pentru a maturiza bioprintarea 3D până la un nivel în care poate fi util în spațiu”, a declarat Tommaso Ghidini, șeful structurilor, mecanismelor ESA, și Divizia Materiale. „Definim o foaie de parcurs și o cronologie de dezvoltare, cu scopul ca acest grup să devină un grup de lucru științific în viitor, împingând progresul.”
Bio-imprimarea 3D permite echipajelor izolate din spațiu să se pregătească pentru un număr mai mare de urgențe decât este posibil cu tehnologia actuală. În spațiu, sau pe Lună sau pe altă planetă, spațiul din camerele de locuit este la un nivel premium. Un centru medical complet aprovizionat este un astronauți de lux care va fi puțin probabil să-și permită. ESA utilizează un exemplu de vătămare a arsurii ca exemplu pentru a ilustra avantajele imprimării biografiei 3D.
Leziunile grave de arsură sunt tratate de obicei cu ajutorul grefelor de piele din alte părți ale corpului pacientului. Aceasta implică o vătămare secundară a zonei transplantate, departe de a fi ideală atunci când cercetările arată că mediul orbital face rănile mai greu de vindecat. În schimb, pielea nouă ar putea fi cultivată și bioprită din propriile celule ale pacientului, apoi transplantată direct.
Există entuziasm din ce în ce mai mare în ESA pentru o bază pe Lună. Este următorul pas logic și completează Gateway-ul Deep Space ca punct de ieșire pentru explorarea ulterioară a Sistemului Solar. Există o mulțime de tehnologii care îndreaptă întregul efort, dintre care Fabricarea aditivilor sau imprimarea 3D este doar una. Însă, deocamdată, testarea majorității acestor tehnologii trebuie să aibă loc aici pe Pământ, în medii care simulează aspecte importante ale mediului lunar.
Unele dintre aceste tehnologii sunt testate la baza Pangea-X Moon a ESA, pe Lanzarote, în Insulele Canare. Lanzarote este locul perfect pentru a testa unele dintre aspectele geologice ale unei misiuni pe Lună sau pe Marte. Mai exact, va testa tehnologiile pentru prelevarea de probe de rocă.
Chiar și ceva care pare la fel de simplu ca prelevarea de probe de rocă este confundat cu multiple dificultăți într-un mediu spațial. În special, întârzierile în comunicare pot face totul mai dificil. Un experiment numit săptămâna trecută Analog-1 a testat aspecte științifice, operații și comunicări ale unei misiuni exploratorii. Astronautul ESA Matthias Maurer va fi situat la Pangea-X și va controla la distanță un rover situat în Olanda. Pentru a face acest lucru, el va folosi tehnologia numită Carte electronică de câmp.
Cartea electronică de câmp este un instrument care integrează poziționare în timp real, schimb de date, chat vocal și multe altele. Este un traseu uscat pentru un experiment pe care astronautul ESA Luca Parmitano îl va realiza anul viitor de la Stația Spațială Internațională. Cartea de câmp le permite oamenilor de știință experți să îndrume astronauții să adune cele mai bune probe.
Fie că este vorba despre imprimarea 3D a structurilor, imprimarea 3D biomedicală sau toate celelalte tehnologii care trebuie dezvoltate și perfecționate, este clar că ESA are ochii pe o bază pe Lună.
- Comunicat de presă ESA: Baza viitoare a lunii
- Comunicat de presă ESA: baza Pangea-X Moon
- Comunicat de presă ESA: Imprimarea 3D a pielii, a oaselor și a corpului în curs de studiu pentru viitorii astronauți
- Comunicat de presă ESA: Construirea unei baze lunare cu imprimare 3D
