Me kõik teame, et Kuu baasi jaoks on aeg möödas. Kuid kõik Maalt aluse ehitamiseks vajaliku saatmise kulud on liiga suured. Maa gravitatsioonikaev on liiga sügav ja liiga tugev, et sinna rakettidega kõike saada. Mis on lahendus?
ESA andmetel on lahenduseks lisandite tootmine (AM) ja ressursside kasutamine olukorras (ISRU).
ESA juhib projekti, et leida võimalusi, kuidas AM-i või 3D-printimist saaks kasutada nüüd ja tulevikus, et muuta Kuu baas teostatavamaks. Projekti nimi on “Kuubaasi varjamine 3D-printimistehnoloogiate abil”. See on maa peal elamise vana teerajaja vaim, kuid taaskäivitus moodsa ja arenenud tehnoloogiaga. AM ja ISRU piiravad meie logistilist sõltuvust Maast ja võimaldavad suure osa sellest, mida Kuu baas vajab, Kuu olemasolevatest ressurssidest üles ehitada; nimelt Kuutolm ise.
"3D-printimine pakub potentsiaalset vahendit Kuu arveldamise hõlbustamiseks Maast lähtuva logistikaga." -Scott Hovland, ESA inimeste kosmoselennumeeskond.
Lõpuks saab ESA andmetel 3D-kujuliselt printida mitmesuguseid Kuu aluse jaoks vajalikke materjale ja seadmeid, kus ja kus seda vaja on. Kõik alates ehitusmaterjalidest kuni päikesepaneelideni, seadmetest ja tööriistadest kuni riieteni võiks olla Kuule 3D-prinditav. On võimalik, et 3D-printimisega saab pakkuda isegi toitaineid ja toidu koostisosi.
3D-printimine ei vähenda mitte ainult Kuu aluse kulusid, vaid muudab kogu ettevõtte reageerimisvõimelisemaks ja kohandatavamaks. Kuu regoliiti saab kasutada mitte ainult võimalikult paljude struktuuride ja esemete valmistamiseks, vaid seda saab kasutada ka Maalt toodud esemete ringlussevõtmiseks ja taaskasutamiseks.
Projektis “Kuubaasi jõudmine…” on näha Kuu aluse kolmefaasiline plaan, mis sõltub suuresti 3D-printimisest:
- Esimene etapp: ellujäätav. Selles käsitletakse põhitõdesid, mis on vajalikud väikese meeskonna Kuul elamiseks, nagu eluruumid.
- Teine etapp: jätkusuutlik. See tähendab, et Kuu baasi laiendatakse, et hõlmata rohkem meeskonnaruume, valmistamisalasid ja uurimisrajatisi.
- Kolmas etapp: operatiivne. Selles faasis on Kuu baas täielikult töövalmis ja ehitatud pikaajaliseks elamiseks.
“Valitud trükiprotsessid võimaldaksid olemasolevaid materjale erinevatel eesmärkidel taaskasutada,” selgitab projekti juhtinud Antonella Sgambati ettevõttest OHB System AG. „3-D-printimise - mida nimetatakse lisandite tootmiseks - teine peamine eelis on selle võimaluste lai valik. Komponente, tooteid ja prindiprotsessi saab ümber kujundada vastavalt nende kavandatud lõppkasutusele kuu baasis. Võib otsustada, kuidas kõige paremini siduda saadaolevad materjalid prinditava riistvaraga. ”
Projekti juured ulatuvad tagasi aastasse 2013, kui ESA palkas arhitektuuribüroo kujundama konstruktsiooni, mis taluks kuukeskkonda. Kicker oli see, et see pidi olema valmistatud Kuu pinnasest või antud juhul simuleeritud Kuu pinnasest. Ettevõtte Foster and Partners arhitektuuribüroo ehitas 1,5-tonnise näidisehituse. Ehitusplokk oli õõnes, kinnine rakustruktuur, mis sarnanes linnukondidega.
"Nagu tavaliselt, oleme harjunud kavandama ekstreemse kliimaga maakera ja kasutama ära kohalike säästvate materjalide kasutamisega kaasnevat keskkonnakasu," meenutas Xavier De Kestelier Foster + partnerite spetsialiseeritud modelleerimisrühmast. "Meie Kuu asustus järgib sarnast loogikat."
ESA teadlased eksperimenteerivad simuleeritud Kuu regoliidiga, et 3D-printida väikseid esemeid nagu kruvid ja hammasrattad ning isegi münt. Regoliiti ei ole liiga keeruline simuleerida ja see sisaldab räni, alumiiniumi, kaltsiumi ja raudoksiide. Nende materjalide olemasolu tähendab, et regoliit võib olla valmistatud kasutatavateks kujunditeks.
Muidugi, see pole nii lihtne, kui valada kuune mustus printerisse ja sealt välja tulevad väga vajalikud objektid. Kõigepealt jahvatatakse simuleeritud Kuu regolith osakeste suuruseni. Siis segatakse see valgusele reageeriva sideainega. Saadud segust trükitakse ese, seejärel pannakse see kõvenema valguse käes ja küpsetatakse lõpuks ahjus. ESA andmetel on valmistoode nagu Kuutolmkeraamika tükk.
3D-printimise üks huvitavamaid potentsiaalseid tulevasi kasutusvõimalusi kosmoseuuringutes on meditsiiniabi valdkond ja seda nimetatakse biotrükiks. Apollo missioonidel Kuule läinud astronaudid olid umbes 12 päevaks kadunud ja võtsid endaga kaasa väikese esmaabikomplekti. Kuid selliste pikaajaliste viibimiste jaoks, mida astronaudid Kuu baasis kannatavad, on vaja kõrgemat arstiabi.
"Me küsime, mida astronaudid vajaksid lühikeses, keskmises ja pikas perspektiivis ning milliseid samme on vaja 3D-bioprindi küpsemiseks tasemeni, kus see võib kosmoses kasulik olla." - Tommaso Ghidini, ESA struktuuride, mehhanismide ja materjalide osakonna juhataja.
ESA uurib 3D-printimist ja kuidas see aitaks osutada meditsiinilist abi astronautidele Kuul või mujal. Kosmosesse ventreerivad astronaudid võiksid saada raviprotseduure, kasutades 3D-prinditud nahka, luud ja - ühel päeval - terveid elundeid, ütles juhtiv 3D-bioprintide ekspertide grupp, kes kogunesid kahepäevasele ESA-le meditsiinilise 3D-printimise töötoale.
Selle idee keskmes on bio-tindid. Need põhinevad inimese rakkudel ning kehakudede, näiteks naha, luu ja kõhre, taaskasvamiseks vajalikel toitainetel ja materjalidel. Kaugemas tulevikus on mõte printida terveid elundeid. See on praegu üsna spekulatiivne, kuid meditsiiniline 3D-printimine jõuab sinna tõenäoliselt mingil hetkel tulevikus.
"Me küsime, mida astronaudid vajaksid lühikeses, keskmises ja pikas perspektiivis ning milliseid samme on vaja 3D-bioprindi küpsemiseks tasemeni, kus see võib kosmoses kasulik olla," ütles ESA struktuuride, mehhanismide juht Tommaso Ghidini. ja materjalide osakond. "Me määratleme arengukava ja ajakava eesmärgiga, et sellest grupist saaks tulevikus teaduslik töörühm, edendades edasiminekut."
3D-biotrükk võimaldab isoleeritud meeskondadel valmistuda suurema arvu hädaolukordade jaoks, kui praeguse tehnoloogiaga on võimalik. Kosmoses või Kuul või mõnel teisel planeedil on eluruumides olev ruum tipptasemel. Täielikult varustatud meditsiinikeskus on luksusastronaudid, kes seda tõenäoliselt endale ei luba. ESA kasutab 3D-bioprindi eeliste illustreerimiseks näitena põletuskahjustusi.
Tõsiseid põletuskahjustusi ravitakse tavaliselt patsiendi keha mujalt pärit nahapookide abil. See hõlmab siirdatud piirkonna sekundaarset vigastust, mis pole kaugeltki ideaalne, kui uuringud näitavad, et orbitaalkeskkond raskendab haavade paranemist. Selle asemel võiks patsiendi enda rakkudest kasvatada uut nahka ja bioprintida, seejärel siirdada see otse.
ESA-s on üha suurem entusiasm Kuu baasi vastu. See on järgmine loogiline samm ja täiendab Deep Space Gateway sammuga Päikesesüsteemi edasiseks uurimiseks. Seal on terve hulk tehnoloogiaid, mis tõukavad edasi kogu edasiminekut, neist ainult üks lisandite tootmine ehk 3D-printimine. Kuid praeguseks peab enamiku nende tehnoloogiate katsetamine toimuma siin Maa peal keskkonnas, mis jäljendab kuukeskkonna olulisi aspekte.
Mõnda neist tehnoloogiatest katsetatakse ESA Pangea-X Mooni baasis Kanaari saartel Lanzarotel. Lanzarote on ideaalne koht Kuu või Marsi missiooni geoloogiliste aspektide testimiseks. Täpsemalt testib see kivimiproovide võtmise tehnoloogiaid.
Isegi midagi, mis näib nii lihtne kui kiviproovide võtmine, segavad kosmosekeskkonnas mitmed raskused. Eelkõige võib side hilinemine muuta kõik keerukamaks. Eelmisel nädalal nimega Analog-1 tehtud katse katsetas uurimusliku missiooni teaduse, operatsioonide ja kommunikatsiooni aspekte. ESA astronaut Matthias Maurer hakkab paiknema Pangea-X-is ja piloteerib Madalmaades asuvat roverit. Selleks kasutab ta tehnoloogiat, mida nimetatakse elektrooniliseks põlluraamatuks.
Elektrooniline põlluraamat on tööriist, mis ühendab reaalajas positsioneerimise, andmete jagamise, häälevestluse ja palju muud. See on katse kuiv katse, mille ESA astronaut Luca Parmitano järgmisel aastal rahvusvahelisest kosmosejaamast läbi viib. Põlluraamat võimaldab asjatundlikel teadlastel juhendada astronaute parimate proovide kogumisel.
Olgu tegemist struktuuride 3D-printimisega, biomeditsiinilise 3D-printimisega või kõigi muude tehnoloogiatega, mida tuleb edasi arendada ja täiustada, on selge, et ESA-l on silmad Kuu aluses.
- ESA pressiteade: Tuleviku Kuu Baas
- ESA pressiteade: Pangea-X Moon base
- ESA pressiteade: 3D-printimine naha, luude ja kehaosade uurimiseks tulevastele astronautidele
- ESA pressiteade: Kuubaasi ehitamine 3D-printimisega
