Mindannyian tudjuk, hogy eljött az idő a holdbázis számára. Mindazonáltal minden, amit a Földtől el kell küldeni egy bázis megépítéséhez, megfizethetetlen. A Föld gravitációs kútja túl mély és túl erős ahhoz, hogy mindent oda tudjon juttatni rakétákhoz. Szóval mi a megoldás?
Az ESA szerint a megoldás az adalékanyag-előállítás (AM) és az in-situ erőforrás-hasznosítás (ISRU).
Az ESA egy olyan projektet vezet, amely olyan módszereket hoz fel, amelyekkel az AM vagy a 3D nyomtatás most és a jövőben is használható a Hold alapjának megvalósíthatóbbá tételéhez. A projekt neve „Hold-bázis megszerzése 3D nyomtatási technológiákkal”. Ez a földön élő régi úttörő szelleme, de újraindítva a modern, fejlett technológiával. Az AM és az ISRU korlátozni fogja a Földtől való logisztikai függőségünket, és lehetővé teszi a Hold bázisának nagy részét a Holdon rendelkezésre álló erőforrásokból; nevezetesen maga a holdpor.
"A 3D-s nyomtatás potenciális eszközként szolgálhat a Hold telepítésének megkönnyítéséhez a Földről származó logisztika csökkentésével." -Scott Hovland az ESA emberi űrrepülési csapatából.
Végül, az ESA szerint, a Hold bázisához szükséges anyagok és felszerelések széles skálája kinyomtatható 3D-ben, amikor és ahol szükséges. Az építőanyagoktól a napelemektől, a felszerelésektől és a szerszámoktól kezdve a ruháig minden lehetséges 3D-s nyomtatással lehet a Holdon. Lehetséges, hogy 3D-s nyomtatás révén akár tápanyagokat és élelmiszer-összetevőket is biztosíthat.
A 3D-s nyomtatás nemcsak csökkenti a hold alapjának költségét, hanem az egész vállalkozást érzékenyebbé és testreszabhatóbbá teszi. A Hold regolith nemcsak a lehető legtöbb szerkezet és elem elkészítésére használható, hanem a Földről hozott elemek újrahasznosítására és újrafelhasználására is felhasználható.
A „Lunar bázis megszerzése…” projekt egy holdfázis háromfázisú tervét látja, amely nagymértékben függ a 3D nyomtatástól:
- Első szakasz: Túlélhető. Ez azokra az alapokra vonatkozik, amelyek ahhoz szükségesek, hogy egy kis személyzet túlélhessen a Holdon, mint a lakóterek.
- Második fázis: Fenntartható. Ez azt látja, hogy a Hold bázisát kibővítik, és ez magában foglalja a legénység további negyedét, gyártási területeit és kutatási létesítményeit.
- Harmadik fázis: Működési. Ebben a fázisban a holdbázis teljes mértékben működőképes és hosszú távú lakóhelyre van felépítve.
„A kiválasztott nyomtatási folyamatok lehetővé teszik a rendelkezésre álló anyagok újrahasznosítását különböző célokra” - magyarázza Antonella Sgambati, az OHB System AG-t, a projekt menedzserét. „A 3D-s nyomtatás egy másik jelentős előnye - más néven adalékanyag-előállítás - az a megengedhető tervezési lehetőségek szélessége. Az alkatrészeket, termékeket és magát a nyomtatási folyamatot megtervezhetjük a Hold alapjában tervezett végső felhasználásuk alapján. Döntést lehet hozni arról, hogy a rendelkezésre álló anyagokat hogyan lehet a legjobban összekapcsolni a nyomtatandó hardverrel. ”
A projekt gyökerei 2013-ra nyúlnak vissza, amikor az ESA építészeti céget bérelt fel, hogy tervezzen egy olyan struktúrát, amely ellenáll a Hold környezetének. A kickert holdi talajból, vagy ebben az esetben szimulált hold talajból kellett készíteni. A Foster and Partners építészeti iroda 1,5 tonnás mintát épített. Az építőelem üreges, zárt sejtszerkezet volt, hasonló a madárcsontokhoz.
„Gyakorlatban hozzászoktunk a szélsőséges éghajlati viszonyok kialakításához és a helyi, fenntartható anyagok használatának környezeti előnyeinek kihasználásához” - jegyezte meg Xavier De Kestelier, a Foster + Partners Specialist Modeling Group munkatársa. "Hold-lakásunk hasonló logikát követ."
Az ESA kutatói kísérleteznek a szimulált holdretrollal, hogy apró darabokra, például csavarokra és fogaskerekekre, sőt még érmere 3D-ben is nyomtassanak. A regolitot nem túl nehéz szimulálni, és olyan dolgokat tartalmaz, mint szilícium, alumínium, kalcium és vas-oxidok. Ezen anyagok jelenléte azt jelenti, hogy a regolit felhasználható alakzatokká alakítható.
Természetesen nem annyira egyszerű, mint a hold szennyeződéseinek a nyomtatóba öntése, majd a szükséges tárgyak kinyerése. Először a szimulált holdi regolitot szemcseméretre darálják. Ezután keveredik egy kötőanyaggal, amely reagál a fényre. A kapott elegyet kinyomtatják a kapott keverékből, majd fénynek kitéve megszilárdulnak, majd végül kemencében sütik. Az ESA szerint a késztermék olyan, mint egy hold-por kerámia darab.
A 3D-nyomtatás egyik legérdekesebb jövőbeli felhasználása az űrkutatásban az orvosi ellátás területén működik, és ezt bio-nyomtatásnak hívják. Az űrhajósok, akik az Apollo missziókon mentek a Holdra, körülbelül 12 napra eltűntek, és magukkal vettek egy kis elsősegély-készletet. De az a hosszú távú tartózkodás, amelyet a holdbázisban űrhajósok fognak elviselni, valószínűleg nagyobb orvosi ellátásra lesz szükség.
"Azt kérdezzük, hogy mi lenne az űrhajósoknak rövid, középtávon és hosszú távon, és milyen lépésekre van szükség ahhoz, hogy a 3D-s biolenyomatot olyan szintre érezzük, amely hasznos lehet az űrben." - Tommaso Ghidini, az ESA Szerkezetek, Mechanizmusok és Anyagok Divíziójának vezetője.
Az ESA vizsgálja a 3D nyomtatást, és hogyan segíthet az orvosi ellátásban az űrhajósoknak a Holdon vagy másutt. A mélyen az űrbe érkező űrhajósok orvosi kezeléseket kaphatnak 3D-s nyomtatott bőr, csont és - egy nap - egész szervek felhasználásával - állítja a 3D-s biolenyomatok szakértőinek vezető csoportja, aki egy kétnapos ESA-műhelyen gyűlt össze az orvosi 3D nyomtatásról.
Ez az ötlet a „bio-tinták” gondolata körül forog. Ezeket az emberi sejteken, valamint a testszövet, például a bőr, a csont és a porc megújulásához szükséges tápanyagokat és anyagokat tartalmazzák. A jövőbe nézve az egész szervek kinyomtatásának gondolata. Ez ezen a ponton nagyon spekulatív, de a 3D-s orvosi nyomtatás valószínűleg a jövőben megérkezik.
"Azt kérdezzük, hogy mi lenne az űrhajósoknak rövid, középtávon és hosszú távon, és milyen lépésekre van szükség ahhoz, hogy a 3D-s biolenyomatot olyan szintre érezzük, amely hasznos lehet az űrben" - mondta Tommaso Ghidini, az ESA Szerkezetek, Mechanizmusok vezetője. és Anyagok Osztálya. "Meghatározzuk a fejlesztési ütemtervet és az ütemtervet azzal a céllal, hogy ez a csoport a jövőben tudományos munkacsoportvá váljon, előmozdítva az előrehaladást."
A 3D-s bionyomtatás lehetővé teszi az izolált személyzet számára, hogy az űrben nagyobb számú vészhelyzetre készüljön fel, mint amely a jelenlegi technológiával lehetséges. Az űrben, vagy a Holdon, vagy más bolygón a nappali belsejében a tér prémiumot jelent. A teljesen felszerelt egészségügyi központ luxus űrhajósoknak valószínűleg nem fogják megfizetni. Az ESA példaként égési sérülést mutat be a 3D bio-nyomtatás előnyeinek bemutatására.
A súlyos égési sérüléseket általában a páciens testének más részein található bőrgraftokkal kezelik. Ez magában foglalja az átültetett terület másodlagos sérülését, messze nem ideális, ha a kutatások azt mutatják, hogy az orbitális környezet megnehezíti a sebek gyógyulását. Ehelyett új bőr tenyészthető és biológiai nyomtatható a beteg saját sejtjeiből, majd közvetlenül átültethető.
Az ESA-ban egyre nagyobb a lelkesedés a holdi bázis iránt. Ez a következő logikus lépés, és kiegészíti a Deep Space Gateway-t, mint egy lépcsőzetes pontot a Naprendszer további felfedezéséhez. Számos olyan technológia létezik, amelyek hajtják végre az egész erőfeszítést, amelyek közül az Additive Manufacturing vagy a 3D nyomtatás csak egy. Most azonban ezen technológiák többségének tesztelésére a Földön, a holdi környezet fontos szempontjait szimuláló környezetben kell történnie.
Ezen technológiák egy részét tesztelik az ESA Pangea-X hold bázisán, a Kanári-szigetek Lanzarotén. A Lanzarote ideális hely a Holdra vagy a Marsra irányuló küldetés néhány geológiai szempontjának teszteléséhez. Konkrétan a kőzetminták vételére szolgáló technológiákat teszteli.
Még egy olyan egyszerűnek tűnő dolgot is, mint a kőzetminták vétele, több nehézség veszi körül az űrkörnyezetben. Különösen a kommunikációs késések mindent kihívást jelenthetnek. A múlt héten az Analóg-1 elnevezésű kísérlet a felderítő küldetés tudományos, műveleti és kommunikációs aspektusait vizsgálta. Az ESA űrhajós, Matthias Maurer a Pangea-X-en fog helyet foglalni, és távoli pilótaként vezet egy hollandiai rovert. Ehhez az elektronikus terepi könyvnek nevezett technológiát fogja használni.
Az elektronikus mezőkönyv olyan eszköz, amely integrálja a valós idejű pozicionálást, az adatok megosztását, a hangos csevegést és még sok minden mást. Ez egy száraz kísérlet egy kísérletre, amelyet az ESA űrhajós Luca Parmitano jövő évben elvégz a Nemzetközi Űrállomásról. A Field Book lehetővé teszi a szakértő tudósok számára, hogy az űrhajósokat a legjobb minták összegyűjtésére irányítsák.
Legyen szó struktúrák 3D nyomtatásáról, bio-orvosi 3D nyomtatásról vagy az összes többi technológiáról, amelyet tovább kell fejleszteni és tökéletesíteni, egyértelmű, hogy az ESA a Hold alapjára néz.
- ESA sajtóközlemény: A jövő holdi bázisa
- ESA sajtóközlemény: Pangea-X hold alap
- ESA sajtóközlemény: Bőr-, csont- és testrészek 3D nyomtatásának vizsgálata a jövőbeni űrhajósok számára
- ESA sajtóközlemény: Hold-bázis építése 3D nyomtatással
