Așa cum am menționat acum în mai multe episoade, umanitatea este într-o perioadă de tranziție, o perioadă în care are sens să lansezi material în sus și în afara gravitației Pământului în orbită și nu numai. Dar este într-adevăr scump, costând până la 10.000 de dolari pe lire pe orbite și de 10 ori dacă o doriți pe Lună.
Dar în următoarele decenii, tot mai multe din infrastructura noastră spațială vor fi construite in spatiu, fabricate din materiale minate in spatiu.
Singurul lucru care va trebui să părăsească bine gravitatea pământească, va fi noi, oamenii, turiștii, care dorim să vizităm toată infrastructura spațială.
Desigur, pentru a realiza acel spațiu viitor, inginerii și planificatorii de misiuni vor trebui să proiecteze și să construiască tehnologia care va face acest lucru posibil.
Asta înseamnă testarea noilor prototipuri, tehnologii și metodologii pentru minerit și fabricarea spațială.
Acesta este un exemplu al tipului de satelit de telecomunicații care este lansat regulat în spațiu. Mărimea și forma panourilor sale solare depind de realitatea pe care gravitatea Pământului… o suge. Orice navă spațială construită trebuie să poată gestiona gravitația deplină aici pe Pământ, pe toată faza de testare.
Atunci trebuie să se poată descurca cu accelerația brutală, agitarea și alte forțe de lansare. Odată ce ajunge pe orbită, trebuie să-și desfășoare panourile solare într-o configurație care poate genera energie pentru nava spațială.
Ca întotdeauna, trebuie doar să spun cuvintele, James Webb Space Telescope, pentru a vă pune într-o stare de panică și temere, imaginându-mi complexitatea și precizia origami care trebuie să se întâmple la mai mult de un milion de kilometri de Pământ, într-un loc care poate nu va fi deservit.
Acum, aruncați o privire la ilustrația acestui artist a unui satelit ale cărui panouri solare au fost construite în totalitate pe orbită, fără a experimenta niciodată rigorile gravitației Pământului. Sunt comice, hilare de mari. Și, după cum se dovedește, eficient și rentabil.
Imaginează-ți Stația Spațială Internațională cu panouri solare care au fost de trei ori mai lungi, dar încă perfect puternice și stabile în mediul de microgravitate al orbitei terestre.
Aceasta este tehnologia pe care Archinaut One a fabricat-o în spațiu va fi testată încă din 2022, aducându-ne cu un pas mai aproape de această producție spațială pe care o continuu.
În iulie 2019, NASA a anunțat că a acordat 73,7 milioane de dolari companiei Made In Space, o companie de producție 3D cu sediul în Mountain View, California.
Acest contract va ajuta la finanțarea construcției și lansării navei spațiale Archinaut One a companiei, care va demonstra apoi fabricarea și asamblarea componentelor navelor spațiale în spațiu.
Vor construi o navă spațială care își va asambla propriul sistem de alimentare. In spatiu.
Dacă totul merge bine, Archinaut One se va îndrepta spre spațiul de la bordul unei rachete Rocket Lab Electron din Noua Zeelandă încă din 2022.
Odată ce va ajunge pe orbită, nava spațială va construi două tablouri solare de zece metri, suficient pentru a alimenta un satelit standard de 200 kg din industrie. Genul de satelit care servește ca o sarcină utilă secundară la lansările mai mari. În general sunt puteri, având doar câteva sute de wați de putere la dispoziția lor.
Archinaut One va imprima 3D grinzile de susținere, apoi va deconecta panourile solare de pe ambele părți ale navei spațiale.
Prin fabricarea întregului tablou în spațiu, satelitul mai mic va avea capacitățile de putere ale unei nave spațiale mult mai mari - de 5 ori mai mare decât puterea - capabilă să alimenteze mai multe instrumente științifice, instrumente de comunicare etc.
Acest lucru are sens aici pe orbita Pământului, dar are și mai mult sens mai adânc în Sistemul Solar, unde cantitatea de energie solară disponibilă pentru o navă spațială scade.
Nava spațială Juno a NASA vizitează în prezent Jupiter, nava spațială de 4 tone are trei tablouri solare de 9 metri care conțin 18.698 celule solare. Aici, pe Pământ, sunt capabili să genereze 14 kilowati de electricitate. Dar pe orbita de Jupiter, celulele solare au doar 1/25 de lumină solară cu care să lucreze.
NASA a investit în mai multe tehnologii pe care le numește „puncte de basculare”. Acestea sunt tehnologii prea riscante sau complicate pentru ca întreprinderile aerospațiale să se dezvolte profitabil. Dar, dacă NASA poate reduce riscurile, acestea ar putea beneficia de explorarea spațiului comercial.
Acesta a fost al doilea contact acordat Made in Space pentru programul Archinaut. Primul contract, adjudecat în 2016, a fost pentru un test la sol de la Archinaut.
Acesta a fost introdus în mediul de testare a vidului termic din Northrop Grumman, care poate imita extremele de temperatură și presiunea scăzută a aproape-vidului spațiului.
În interiorul camerei, Archinaut a putut produce și asambla diverse structuri. Acesta a demonstrat că poate asambla componente prefabricate precum nodurile și armăturile complet autonom, precum și diverse operații de reparație.
Cu acest test ieșit din cale, următoarea etapă va fi testarea tehnologiei în spațiu, cu lansarea în mod ideal a lui Archinaut One până în 2022.
Pe lângă programul Archinaut, NASA lucrează de mai mulți ani cu Made in Space.
Cel mai cunoscut al acestui parteneriat este Facilitatea de fabricație aditivă (sau AMF), aflată în prezent la stația spațială internațională, care a ajuns în martie 2016, oferind un upgrade la imprimanta anterioară a stației.
În ultimii ani, această imprimantă a lucrat zeci de obiecte în mediul de microgravitate a orbitei din polietilenă. Dar AMF este capabil să imprime cu diferite materiale, cum ar fi metale și compozite.
Parteneriatul cu Made in Space permite NASA să realizeze piese de schimb și să repare piese sparte ale stației pe orbită. Dar permite, de asemenea, Made in Space să-și testeze planurile mai ambițioase pentru producția completă bazată pe spațiu.
În 2018, NASA le-a acordat un premiu de cercetare inovație pentru afaceri mici în faza 2 pentru sistemul lor de fabricație Vulcan. Acesta este un sistem de fabricație bazat pe spațiu, care poate funcționa cu 30 de materiale diferite pentru materii prime, cum ar fi compozitele din aluminiu, titan sau plastic pentru a imprima articole 3D.
De asemenea, Vulcan va putea scădea materialul, prelucrând piesele până la formele lor finale. Și totul va fi realizat robotic. Scopul este de a construi polimeri și componente metalice de înaltă rezistență și componente metalice în orbită la același nivel de calitate cu materialele pe care le puteți cumpăra aici de pe Pământ.
Made in Space testează și tehnologia de fabricare a fibrelor optice în spațiu. Aceste fibre transmit o cantitate extraordinară de date, dar semnalul trebuie impulsionat pe distanțe de transmisie mai lungi. Există un tip special de cristal numit ZBLAN, care ar putea avea o zecime sau chiar o a suta parte din pierderea semnalului de fibre tradiționale, dar este greu de fabricat în gravitația Pământului.
Un experiment recent furnizat la Stația Spațială Internațională va produce aceste fibre ZBLAN în spațiu, producând, sperăm, până la 50 km simultan. Pe măsură ce costurile de lansare sunt reduse, poate avea sens economic și fabricarea de cabluri cu fibră optică în spațiu și apoi aducerea lor înapoi pe Pământ.
Dar, de asemenea, are mult sens să le păstrați în spațiu, să faceți un hardware satelit mai sofisticat, care nu este niciodată cunoscut de gravitatea Pământului.
Made in Space lucrează de asemenea la tehnologie care va recicla polietilena înapoi în noi articole tipărite 3D. Când este atât de costisitor să arunci marfa pe orbită, face să reciclezi ceea ce ai trimis deja în spațiu și îl scutești de la a nu fi aruncat la bord pentru a arde pe orbită.
Acestea sunt doar piese ale unei strategii tehnologice mult mai mari la care lucrează Made in Space - obiectivul unui sistem complet de fabricație și asamblare bazat pe spațiu.
În viitor, sateliți, telescoape și alte echipamente spațiale vor fi proiectate aici pe Pământ. Apoi, materiile prime vor fi lansate în spațiu cu un sistem de fabricație Archinaut.
Archinaut va fabrica toate componentele folosind imprimanta sa 3D, apoi vor fi asamblate împreună în spațiu.
Made in Space are două arome de Archinaut pe care le propun chiar acum. Sistemul DILO arată ca un recipient octogonal înconjurat de panouri solare, cu un braț robotizat care trage în vârf.
În interiorul recipientului se află toate materiile prime pentru o antenă de comunicații bazată pe spațiu. Brațul ia panouri reflector pliate și apoi le asamblează. Folosește imprimarea 3D pentru a atașa panourile, apoi sunt afișate într-un platou de comunicații.
Nava spațială folosește apoi o imprimantă 3D pentru fabricarea și extrudarea unui boom de comunicații din centrul său.
Versiunea mai avansată se numește ULISSES. Este o versiune de Archinaut cu trei brațe robotizate care înconjoară o imprimantă 3D. Nava spațială fabrică diverse noduri și noduri și apoi își folosește brațele pentru a le asambla în structuri mai mari și mai mari. Cu această tehnologie, acestea sunt într-adevăr limitate doar de cantitatea de materii prime cu care nava spațială trebuie să lucreze.
Ar putea construi telescoape spațiale zeci sau chiar sute de metri.
Piesele se reunesc pentru fabricarea și asamblarea adevărată din spațiu. Încă din 2022, vom vedea că o navă spațială își va asambla propriile panouri solare în spațiu, creând o structură care nu trebuie să experimenteze niciodată gravitația Pământului.
Și în următorii ani, vom vedea nave spațiale mai mari și mai mari construite aproape în întregime pe orbită. Și până la urmă, sper, vor fi făcute din material recoltat din Sistemul Solar.
Într-o zi, vom vedea lansarea ultimei rachete de marfă. Ultima dată când ne-am deranjat să transportăm ceva din gravitația masivă a Pământului și să ieșim în spațiu. De atunci, vor fi doar turiști.
