Všetci vieme, že čas sa končí po Mesačnej základni. Náklady na odoslanie všetkého potrebného zo Zeme na vybudovanie základne sú však neprimerané. Zemská gravitácia je príliš hlboká a príliš silná na to, aby sa tam dalo dostať všetko pomocou rakiet. Aké je teda riešenie?
Podľa ESA je riešením aditívna výroba (AM) a využitie zdrojov in situ (ISRU).
ESA vedie projekt, ktorý má navrhnúť spôsoby, ako je možné dnes alebo v budúcnosti použiť AM alebo 3D tlač na zefektívnenie mesačnej základne. Projekt sa nazýva „Koncipovanie lunárnej základne pomocou technológií 3D tlače.“ Toto je starý priekopnícky duch života z krajiny, ale znovu zavedený pomocou moderných a pokrokových technológií. AM a ISRU obmedzia našu logistickú závislosť od Zeme a umožnia veľa toho, čo je potrebné na vybudovaní základne Mesiaca zo zdrojov dostupných na Mesiaci; a síce samotný prach z Mesiaca.
„3D tlač ponúka potenciálne prostriedky na uľahčenie mesačného osídlenia so zníženou logistikou zo Zeme.“ -Scott Hovland tímu ESA pre vesmírne lety.
Podľa ESA sa v prípade potreby dá 3D tlačiť na paletu rôznych materiálov a zariadení potrebných pre mesačnú základňu. Všetko, od stavebných materiálov až po solárne panely, vybavenie a nástroje až po odevy, by mohlo byť potenciálne možné 3D tlačiť na Mesiac. Je možné, že pomocou 3D tlače bude možné zaistiť aj výživné látky a zložky potravín.
3D tlač nielen znižuje náklady na mesačnú základňu, ale robí celý podnik citlivejším a prispôsobiteľnejším. Lunárny regol sa dá použiť nielen na výrobu čo najväčšieho množstva štruktúr a predmetov, ale môže sa použiť aj na recykláciu a opätovné použitie predmetov dovezených zo Zeme.
Projekt „Conceiving a Lunar Base…“ vidí trojfázový plán základne Mesiaca, ktorý sa do veľkej miery spolieha na 3D tlač:
- Prvá fáza: Prežité. Toto sa týka základov potrebných na to, aby malej posádke umožnilo prežiť na Mesiaci, napríklad v obytných štvrtiach.
- Druhá fáza: udržateľná. To znamená, že základňa Mesiaca sa rozširuje tak, aby zahŕňala viac priestorov pre posádky, výrobné priestory a výskumné zariadenia.
- Tretia fáza: Prevádzková. V tejto fáze je Mesačná základňa plne funkčná a postavená na dlhodobé bývanie.
„Vybrané procesy tlače umožnia recykláciu dostupných materiálov na rôzne účely,“ vysvetľuje Antonella Sgambati z OHB System AG, ktorá riadi projekt. „Ďalšou veľkou výhodou trojrozmernej tlače - inak známej ako výroba aditív - je šírka možností dizajnu, ktoré umožňuje. Komponenty, výrobky a samotný proces tlače môžu byť prepracované na základe ich zamýšľaného konečného použitia v lunárnej základni. Je možné rozhodnúť, ako najlepšie prepojiť dostupné materiály s tlačeným hardvérom. “
Korene projektu siahajú až do roku 2013, keď ESA najala architektonickú firmu na navrhnutie štruktúry, ktorá vydrží lunárne prostredie. Kicker musel byť vyrobený z lunárnej pôdy, alebo v tomto prípade simulovanej lunárnej pôdy. Architektonická spoločnosť Foster and Partners postavila stavebný blok s hmotnosťou 1,5 tony. Stavebným kameňom bola dutá, uzavretá bunková štruktúra podobná vtáčím kostiam.
„Ako prax sme zvyknutí navrhovať extrémne podnebie na Zemi a využívať environmentálne prínosy používania miestnych udržateľných materiálov,“ poznamenal Xavier De Kestelier zo skupiny Foster + Partners Specialing Modeling Group. "Naše mesačné bývanie sa riadi podobnou logikou."
Vedci v ESA experimentujú so simulovaným mesačným regolitom na 3D tlač malých predmetov, ako sú skrutky a ozubené kolesá, a dokonca aj mince. Regolit nie je príliš ťažké simulovať a obsahuje veci ako oxidy kremíka, hliníka, vápnika a železa. Prítomnosť týchto materiálov znamená, že regolit môže byť formovaný do použiteľných tvarov.
Nie je to však také jednoduché, ako nalievanie mesačnej nečistoty do tlačiarne a potom sa objavia veľmi potrebné predmety. Najprv sa simulovaný lunárny regolit rozomelie na častice. Potom sa zmieša so spojivom, ktoré reaguje na svetlo. Predmet sa vytlačí z výslednej zmesi, potom sa vystaví svetlu, aby sa vytvrdil, a nakoniec sa pečie v peci. Podľa ESA je hotový výrobok ako kus keramiky z mesačného prachu.
Jedným z najzaujímavejších potenciálnych budúcich použití 3D tlače pri prieskume vesmíru je oblasť lekárskej starostlivosti a nazýva sa „biotlač“. Astronauti, ktorí išli na Mesiac na misie Apollo, boli preč asi 12 dní a vzali si so sebou malú lekárničku. Ale pre dlhodobé pobyty, ktoré vydržia astronauti na základni Mesiaca, bude pravdepodobne potrebná vyššia úroveň lekárskej starostlivosti.
"Pýtame sa, čo by astronauti potrebovali v krátkodobom, strednodobom a dlhodobom horizonte a aké kroky sú potrebné na dozretie 3D biotlače na úroveň, ktorá môže byť užitočná vo vesmíre." - Tommaso Ghidini, vedúci oddelenia štruktúr, mechanizmov a materiálov ESA.
ESA sa pozerá na 3D tlač a ako by mohla pomôcť zabezpečiť lekársku starostlivosť pre kozmonautov na Mesiaci alebo inde. Astronauti, ktorí sa púšťajú hlboko do vesmíru, môžu dostávať lekárske ošetrenie pomocou kože s kosťou, kostí a - jedného dňa - celých orgánov.
Táto myšlienka sa točí okolo myšlienky „bio-atramentov“. Sú založené na ľudských bunkách a na živinách a materiáloch potrebných na opätovný rast telesného tkaniva, ako je koža, kosť a chrupavka. Do budúcnosti je myšlienka tlače celých orgánov. V tomto bode je to dosť špekulatívne, ale lekárska 3D tlač sa tam pravdepodobne v budúcnosti dostane.
"Pýtame sa, čo by astronauti potrebovali v krátkodobom, strednodobom a dlhodobom horizonte a aké kroky sú potrebné na dozrievanie 3D biotlače na úroveň, ktorá môže byť užitočná vo vesmíre," uviedol Tommaso Ghidini, vedúci štruktúr, mechanizmov ESA, a divízia materiálov. „Definujeme cestovnú mapu a časový harmonogram vývoja s cieľom, aby sa táto skupina stala vedeckou pracovnou skupinou v budúcnosti a posunula pokrok.“
3D biotlač umožňuje izolovaným posádkam vo vesmíre pripraviť sa na väčší počet mimoriadnych udalostí, ako je možné pri súčasnej technológii. Vo vesmíre alebo na Mesiaci alebo inej planéte je priestor vo vnútri obytných priestorov za príplatok. Plne zásobené lekárske centrum je luxusné kozmonauty, ktoré si pravdepodobne nebudú dovoliť. ESA používa popáleniny ako príklad na ilustráciu výhod 3D biotlače.
Vážne popáleniny sa zvyčajne liečia kožnými štepmi odkiaľkoľvek na tele pacienta. To znamená sekundárne poškodenie transplantovanej oblasti, ďaleko od ideálu, keď výskum ukazuje, že orbitálne prostredie sťažuje hojenie rán. Namiesto toho by sa mohla nová koža pestovať a biografovať z vlastných buniek pacienta a potom sa priamo transplantovať.
V ESA existuje stále väčšie nadšenie pre mesačnú základňu. Je to ďalší logický krok a dopĺňa bránu Deep Space Gateway ako odrazový mostík pre ďalšie skúmanie slnečnej sústavy. Existuje celá rada technológií, ktoré poháňajú celé úsilie vpred, z ktorých je výroba aditív alebo 3D tlač iba jednou. Teraz sa však testovanie väčšiny týchto technológií musí uskutočniť tu na Zemi v prostrediach simulujúcich dôležité aspekty lunárneho prostredia.
Niektoré z týchto technológií sa testujú na základni ESA Pangea-X na Lanzarote na Kanárskych ostrovoch. Lanzarote je ideálne prostredie na testovanie niektorých geologických aspektov misie na Mesiac alebo na Mars. Konkrétne bude testovať technológie na odber vzoriek hornín.
Dokonca aj niečo, čo sa zdá byť také jednoduché ako odoberanie vzoriek hornín, je zmätené mnohými problémami vo vesmírnom prostredí. Predovšetkým oneskorenia v komunikácii môžu všetko náročnejšie. Experiment minulý týždeň s názvom Analog-1 testoval vedecké, prevádzkové a komunikačné aspekty prieskumnej misie. Astronaut ESA Matthias Maurer sa bude nachádzať v Pangea-X a bude diaľkovo pilotovať rover nachádzajúci sa v Holandsku. Na tento účel využije technológiu nazývanú elektronická poľná kniha.
Elektronická kniha polí je nástroj, ktorý integruje určovanie polohy v reálnom čase, zdieľanie údajov, hlasový chat a mnoho ďalšieho. Je to suchý pokus o experiment, ktorý astronaut ESA Luca Parmitano uskutoční budúci rok z Medzinárodnej vesmírnej stanice. Kniha v teréne umožňuje odborným vedcom viesť astronautov zbieraním najlepších vzoriek.
Či už ide o 3D tlač štruktúr, biomedicínsku 3D tlač alebo všetky ďalšie technológie, ktoré je potrebné vyvinúť a zdokonaliť, je jasné, že ESA má oči na mesačnej báze.
- ESA Press Release: Future Moon Base
- ESA Press Release: Pangea-X Moon base
- ESA Tlačová správa: Štúdia 3D častí pokožky, kostí a tela pre budúce astronauty
- ESA Press Release: Vybudovanie lunárneho základu s 3D tlačou
