Nagu ma juba mitmes episoodis mainisin, on inimkond praegu veidi üleminekuperioodil - ajal, mil on mõistlik viia materjal Maa gravitatsioonist üles ja välja hästi orbiidile ja kaugemale. Kuid see on tõesti kallis, makstes kuni 10 000 dollarit naela kohta, mida soovite orbiidil, ja 10 korda, kui soovite seda Kuul.
Kuid järgmiste aastakümnete jooksul ehitatakse üha rohkem meie kosmosepõhist taristut kosmoses, mis on valmistatud kaevandatud materjalidest kosmoses.
Ainuke asi, mis tegelikult Maa klammerdunud gravitatsiooni kaevust lahkumiseks vajab, on meie, inimesed, turistid, kes tahavad kogu seda kosmoseinfrastruktuuri külastada.
Muidugi, selle kosmose tuleviku saavutamiseks peavad insenerid ja missioonide kavandajad kavandama ja ehitama selle võimaldava tehnoloogia.
See tähendab mäetööstuses ja kosmosepõhises tootmises uute prototüüpide, tehnoloogiate ja metoodikate katsetamist.
See on näide telekommunikatsioonisatelliidi tüübist, mida regulaarselt kosmosesse saadetakse. Päikesepaneelide suurus ja kuju sõltuvad reaalsusest, mida Maa gravitatsioon imeb. Kõik ehitatud kosmoseaparaadid peavad kogu katsefaasi vältel olema võimelised hakkama saama kogu gravitatsiooniga siin Maa peal.
Siis peab see hakkama saama jõhkra kiirenduse, raputamise ja muude käivitusjõududega. Orbiidile jõudes peab ta lahti pakkima oma päikesepaneelid konfiguratsiooni, mis võib kosmoselaevale energiat toota.
Nagu alati, pean lihtsalt ütlema James Webbi kosmoseteleskoobi sõnad, et panna teid paanikasse ja kartusesse, kujutades ette keerukust ja origami täpsust, mis peab toimuma Maast rohkem kui miljoni kilomeetri kaugusel kohas, mis suudab Teid ei hooldata.
Vaadake nüüd selle kunstniku illustratsiooni satelliidilt, mille päikesepaneelid ehitati täielikult orbiidile ja kus kunagi ei esinenud Maa raskuse raskusi. Nad on koomiliselt, lõbusalt suured. Ja nagu selgub, tõhus ja tasuv.
Kujutage ette rahvusvahelise kosmosejaama päikesepaneelidega, mis olid kolm korda pikemad, kuid mis on Maa madala orbiidi mikrogravitatsiooni keskkonnas siiski täiesti tugevad ja stabiilsed.
See on tehnoloogia, mida Made in Space’i Archinaut One katsetab juba 2022. aastal, tuues meid ühe sammu lähemale sellele kosmosepõhisele tootmisele, mida ma jätkan.
2019. aasta juulis teatas NASA, et on väljastanud 73,7 miljonit dollarit Californias Mountain View'is asuvale 3D-tootmisega tegelevale 3D-tootmisettevõttele Made In Space.
See leping aitab rahastada ettevõtte Archinaut One kosmoselaeva ehitust ja käivitamist, mis demonstreerib seejärel kosmoselaevade komponentide tootmist ja kokkupanekut kosmoses.
Nad hakkavad ehitama kosmoselaeva, mis paneb kokku oma toitesüsteemi. Kosmoses.
Kui kõik läheb hästi, suundub Archinaut One juba 2022. aastal kosmosesse Uus-Meremaalt pärit raketi Rocket Lab Electron pardal.
Orbiidile jõudes ehitab kosmoselaev kaks kümnemeetrist päikesemassiivi, millest piisab tööstuses kasutatava 200-kilogrammise satelliidi toiteks. Sellist satelliiti, mis toimib sekundaarse kasulikuna suuremate kaatrite korral. Üldiselt on neil alajõud ja nende käsutuses on vaid mõnesaja vatti võimsust.
Archinaut One prindib tugitalad 3D-ga ja seejärel avab päikesepaneelid mõlemal pool kosmoselaeva.
Valmistades kogu massiivi kosmoses, on väiksemal satelliidil palju suurema kosmoselaeva - 5-kordne võimsus - võimsusvõimsus, mis võimaldab toota rohkem teaduseinstrumente, kommunikatsiooniinstrumente jne.
See on mõttekas siin Maa orbiidil, kuid veelgi mõistlikum on sügavamalt päikesesüsteemis, kus kosmoselaevale saadaolev päikeseenergia kogus ära langeb.
NASA kosmoselaev Juno külastab praegu Jupiteri, 4-tonnisel kosmoselaeval on kolm 9-meetrist päikesemassiivi, mis sisaldavad 18 698 päikesepatareid. Siin Maal on nad võimelised tootma 14 kilovatti elektrit. Kuid Jupiteri orbiidil saavad päikesepatareid tööks vaid 1/25-st päikesevalguse hulgast.
NASA on investeerinud mitmesse tehnoloogiasse, mida ta nimetab "tipupunktideks". Need on tehnoloogiad, mis on lennunduse ja kosmosevaldkonna ettevõtete jaoks kasumlikuks arendamiseks liiga riskantsed või keerulised. Kuid kui NASA suudab riske vähendada, võiksid need kasu tuua kosmoseuuringutest.
See oli teine kontaktprogramm, mille Made in Space sai programmi Archinaut eest. Esimene leping, mis sõlmiti tagasi 2016. aastal, oli Archinauti maapealse testi jaoks.
See pandi Northrop Grummani termilise vaakumi testimise keskkonda, mis suudab jäljendada ruumi peaaegu vaakumi temperatuuri äärmusi ja madalat rõhku.
Kambri sees sai Archinaut toota ja monteerida erinevaid konstruktsioone. See näitas, et see suudab kokkupandavad komponendid nagu sõlmed ja sõrestikud täielikult autonoomselt kokku panna, samuti mitmesuguseid remonditoiminguid.
Kuna see test on sootuks väljas, on järgmine samm kosmosetehnoloogia katsetamine, ideaaljuhul Archinaut One käivitamisega aastaks 2022.
Lisaks Archinauti programmile on NASA teinud juba mitu aastat koostööd Made in Space'iga.
Selle partnerluse kuulsaim on praegu rahvusvahelise kosmosejaama pardal olev Additive Manufacturing Facility (ehk AMF), mis saabus 2016. aasta märtsis ja pakub jaama eelmisele printerile täiendust.
Viimase paari aasta jooksul on see printer meisterdanud polüetüleenist kümneid objekte orbiidi mikrogravitatsiooni keskkonnas. Kuid AMF suudab printida erinevate materjalidega, näiteks metallide ja komposiitidega.
Partnerlus Made in Space'iga võimaldab NASA-l meisterdada varuosi ja parandada jaama purustatud tükke orbiidil. Kuid see võimaldab ka Made in Spaceil katsetada oma ambitsioonikamaid plaane kosmosepõhise tootmise jaoks.
NASA andis neile 2018. aastal Vulcani tootmissüsteemi eest 2. etapi väikeettevõtluse innovatsiooniuuringute auhinna. See on kosmosepõhine tootmissüsteem, mis suudab 3D-elementide printimiseks töötada koos 30 erineva lähtematerjaliga, näiteks alumiiniumi, titaani või plastikkomposiitidega.
Vulcan suudab ka materjali lahutada, töödeldes osi kuni nende lõpliku kuju. Ja see kõik tehakse robotiliselt. Eesmärk on ehitada orbiidil ülitugevad, ülitäpse polümeeri ja metallkomponendid, mis oleksid sama kvaliteediga kui need, mida saate siit Maalt osta.
Made in Space katsetab ka kosmose optiliste kiudude valmistamise tehnoloogiat. Need kiud edastavad tohutult andmeid, kuid pikematel edastuskaugustel tuleb signaali tugevdada. On olemas spetsiaalne kristall nimega ZBLAN, millel võib olla kümnendik või isegi sajandik traditsiooniliste kiudude signaalikaotusest, kuid seda on Maa gravitatsiooni korral raske valmistada.
Hiljuti Rahvusvahelisele Kosmosejaama tarnitud katse abil valmistatakse need ZBLANi kiud kosmoses, loodetavasti kuni 50 km korraga. Kuna käivitamiskulud vähenevad, võib isegi majanduslikult mõistlik olla fiiberoptiliste kaablite tootmine kosmoses ja seejärel maa peale tagasi toomine.
Kuid ka kosmoses hoidmine ja keerukama satelliidi riistvara valmistamine, mida pole kunagi teada olnud Maa gravitatsioon, on väga mõistlik.
Made in Space töötab ka tehnoloogia kallal, mis taaskasutab polüetüleeni uutesse 3D-trükitud esemetesse. Kui lasti orbiidile lennutamine on nii kallis, paneb ta juba kosmosesse saadetud andmed ümber töötama ja hoiab ära selle, et nad satuvad pardale hüppama, et orbiidil põleda.
Need kõik on vaid tükid palju suuremast tehnoloogiastrateegiast, mille nimel Made in Space töötab - eesmärgi luua täielik kosmosepõhine tootmis- ja montaažisüsteem.
Tulevikus kavandatakse satelliidid, teleskoobid ja muu kosmosepõhine riistvara siin Maa peal. Seejärel lastakse toorained kosmosesse Archinauti tootmissüsteemiga.
Archinaut valmistab kõik komponendid 3D-printeri abil ja seejärel monteeritakse need ruumis kokku.
Made in Space on Archinauti kahe maitsega, mida nad praegu välja pakuvad. DILO-süsteem näeb välja nagu kaheksanurkne kanister, mida ümbritsevad päikesepaneelid ja mille ülaosast paistab välja robotkäsi.
Kanistri sees on kõik kosmosepõhise sideantenni toorained. Arm võtab volditud helkurpaneelid kokku ja paneb need siis kokku. Paneelide kinnitamiseks kasutab see 3D-printimist ja seejärel pakitakse need lahti suhtlusnõusse.
Seejärel kasutab kosmoseaparaat 3D-printerit, et valmistada ja välja pressida selle keskpunkt.
Täpsemat versiooni nimetatakse ULISSES. See on versioon Archinautist, millel on kolm 3D-printerit ümbritsevat robotkätt. Kosmoseaparaat valmistab mitmesuguseid sõrestikke ja sõlmi ning kasutab seejärel relvi suuremateks ja suuremateks struktuurideks. Selle tehnoloogia abil piiravad neid kosmoseaparaadid tegelikult ainult tooraine hulgaga.
See võiks ehitada kosmoseteleskoope kümnete või isegi sadade meetrite ulatuses.
Tükid tulevad kokku tõeliseks kosmosepõhiseks tootmiseks ja kokkupanemiseks. Juba 2022. aastal näeme kosmoselaeva kosmoselaevale paigaldamas oma päikesepaneelid, luues struktuuri, mis ei pea kunagi Maa gravitatsiooni kogema.
Ja lähiaastatel näeme üha suuremaid kosmoselaevu, mis on peaaegu täielikult orbiidile ehitatud. Ja lõpuks, ma loodan, valmistatakse need Päikesesüsteemist koristatud materjalidest.
Mõni päev näeme viimase lastraketi laskmist. Viimane kord vaevusime kandes midagi Maa massilisest gravitatsioonist hästi välja ja kosmosesse. Sellest ajast peale on tegemist ainult turistidega.
