Όλοι γνωρίζουμε ότι ο χρόνος έχει λήξει για μια βάση της Σελήνης. Αλλά το κόστος αποστολής όσων χρειάζονται από τη Γη για να χτιστεί μια βάση είναι απαγορευτικό. Η βαρύτητα της Γης είναι πολύ βαθιά και πολύ ισχυρή για να φτάσει τα πάντα εκεί με ρουκέτες. Ποια είναι λοιπόν η λύση;
Σύμφωνα με το ESA, η λύση είναι Additive Manufacturing (AM) και In-Situ Resource Utilization (ISRU).
Το ESA ηγείται ενός έργου για να βρει τρόπους με τους οποίους η εκτύπωση AM ή η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί τώρα και στο μέλλον για να καταστεί η βάση της Σελήνης πιο εφικτή. Το έργο ονομάζεται "Σύλληψη σεληνιακής βάσης με χρήση τεχνολογιών εκτύπωσης 3D". Αυτό είναι το παλιό πρωτοποριακό πνεύμα της ζωής από τη γη, αλλά επανεκκινήθηκε με σύγχρονη, προηγμένη τεχνολογία. Το AM και το ISRU θα περιορίσουν την υλικοτεχνική μας εξάρτηση από τη Γη και θα επιτρέψουν μεγάλο μέρος του τι χρειάζεται μια βάση της Σελήνης από πόρους που διατίθενται στη Σελήνη. δηλαδή, η ίδια η σκόνη της Σελήνης.
"Η τρισδιάστατη εκτύπωση προσφέρει ένα πιθανό μέσο διευκόλυνσης της σεληνιακής διευθέτησης με μειωμένη εφοδιαστική από τη Γη." - Σκοτ Χόβλαντ της ανθρώπινης διαστημικής πτήσης της ESA.
Τελικά, σύμφωνα με το ESA, μια μεγάλη ποικιλία υλικών και εξοπλισμού που είναι απαραίτητα για τη βάση της Σελήνης μπορεί να εκτυπωθεί 3D όταν και όπου είναι απαραίτητο. Τα πάντα, από δομικά υλικά έως ηλιακούς συλλέκτες, εξοπλισμό και εργαλεία έως ρούχα, θα μπορούσαν ενδεχομένως να εκτυπωθούν 3D στη Σελήνη. Είναι πιθανό ακόμη και θρεπτικά συστατικά και συστατικά τροφίμων να παρέχονται με εκτύπωση 3D.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση όχι μόνο μειώνει το κόστος μιας βάσης της Σελήνης, αλλά καθιστά ολόκληρη την επιχείρηση πιο ευαίσθητη και προσαρμόσιμη. Όχι μόνο το σεληνιακό regolith μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή όσο το δυνατόν περισσότερων δομών και αντικειμένων, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανακύκλωση και την επαναχρησιμοποίηση αντικειμένων που μεταφέρονται από τη Γη.
Το έργο «Σύλληψη μιας Σεληνιακής Βάσης…» βλέπει ένα τριφασικό σχέδιο για μια βάση Σελήνης που βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην τρισδιάστατη εκτύπωση:
- Πρώτη φάση: Επιβιώσιμο. Αυτό πραγματεύεται τα βασικά που απαιτούνται για να επιτρέψει σε ένα μικρό πλήρωμα να επιβιώσει στη Σελήνη, όπως οι κατοικίες.
- Δεύτερη Φάση: Βιώσιμη. Αυτό βλέπει τη βάση της Σελήνης να επεκτείνεται ώστε να περιλαμβάνει περισσότερα σημεία πληρώματος, χώρους κατασκευής και ερευνητικές εγκαταστάσεις.
- Τρίτη Φάση: Επιχειρησιακή. Σε αυτή τη φάση, η βάση της Σελήνης είναι πλήρως λειτουργική και χτισμένη για μακροχρόνια κατοικία.
«Οι επιλεγμένες διαδικασίες εκτύπωσης θα επιτρέψουν την ανακύκλωση των διαθέσιμων υλικών για διαφορετικούς σκοπούς», εξηγεί η Antonella Sgambati της OHB System AG, η οποία διαχειρίζεται το έργο. «Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της τρισδιάστατης εκτύπωσης - αλλιώς γνωστή ως κατασκευή πρόσθετων - είναι το εύρος των επιλογών σχεδιασμού που επιτρέπει. Τα συστατικά, τα προϊόντα και η ίδια η διαδικασία εκτύπωσης μπορούν να επανασχεδιαστούν με βάση την τελική τους χρήση στη σεληνιακή βάση. Μπορούν να ληφθούν αποφάσεις σχετικά με τον καλύτερο τρόπο σύνδεσης των διαθέσιμων υλικών με το υλικό που θα εκτυπωθεί. "
Οι ρίζες του έργου χρονολογούνται από το 2013, όταν η ESA προσέλαβε μια αρχιτεκτονική εταιρεία για να σχεδιάσει μια δομή που θα μπορούσε να αντέξει το σεληνιακό περιβάλλον. Το kicker έπρεπε να είναι φτιαγμένο από σεληνιακό έδαφος, ή σε αυτήν την περίπτωση, προσομοιωμένο σεληνιακό έδαφος. Η αρχιτεκτονική εταιρεία Foster and Partners κατασκεύασε δείγμα 1,5 τόνου. Το δομικό στοιχείο ήταν μια κοίλη, κλειστή κυτταρική δομή παρόμοια με τα οστά πουλιών.
«Ως πρακτική, έχουμε συνηθίσει να σχεδιάζουμε ακραία κλίματα στη Γη και να εκμεταλλευόμαστε τα περιβαλλοντικά οφέλη από τη χρήση τοπικών, βιώσιμων υλικών», δήλωσε ο Xavier De Kestelier της Foster + Partners Specialist Modeling Group. «Η σεληνιακή μας κατοικία ακολουθεί παρόμοια λογική.»
Οι ερευνητές στο ESA πειραματίζονται με προσομοιωμένο σεληνιακό regolith σε 3D εκτύπωση μικρών αντικειμένων όπως βίδες και γρανάζια, ακόμη και ένα κέρμα. Το regolith δεν είναι πολύ δύσκολο να προσομοιωθεί και περιέχει πράγματα όπως πυρίτιο, αλουμίνιο, ασβέστιο και οξείδια σιδήρου. Η παρουσία αυτών των υλικών σημαίνει ότι ο regolith μπορεί να διαμορφωθεί σε χρησιμοποιήσιμα σχήματα.
Φυσικά, δεν είναι τόσο απλό όσο το να ρίχνεις βρωμιά σε φεγγάρι σε έναν εκτυπωτή και στη συνέχεια βγαίνουν αντικείμενα που χρειάζονται πολύ. Πρώτα ο προσομοιωμένος σεληνιακός regolith αλέθεται στο μέγεθος των σωματιδίων. Στη συνέχεια αναμιγνύεται με συνδετικό παράγοντα που αντιδρά στο φως. Το αντικείμενο εκτυπώνεται από το μείγμα που προκύπτει, στη συνέχεια εκτίθεται σε φως για να το σκληρύνει, και στη συνέχεια ψήνεται σε φούρνο. Σύμφωνα με το ESA, το τελικό προϊόν είναι σαν ένα κομμάτι κεραμικής σκόνης Σελήνης.
Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες μελλοντικές χρήσεις της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην εξερεύνηση του διαστήματος είναι στον τομέα της ιατρικής περίθαλψης και ονομάζεται «βιο-εκτύπωση». Οι αστροναύτες που πήγαν στη Σελήνη στις αποστολές του Απόλλωνα έφυγαν για περίπου 12 ημέρες και πήραν μαζί τους ένα μικρό κιτ πρώτων βοηθειών. Αλλά για το είδος της μακροχρόνιας διαμονής που θα υπομείνουν οι αστροναύτες στη βάση της Σελήνης, πιθανότατα θα χρειαστεί μεγαλύτερο επίπεδο ιατρικής περίθαλψης.
«Ρωτάμε τι θα χρειαστούν οι αστροναύτες βραχυπρόθεσμα, μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα και ποια βήματα χρειάζονται για την ωρίμανση της βιογραφικής εκτύπωσης 3D σε ένα επίπεδο όπου μπορεί να είναι χρήσιμο στο διάστημα». - Tommaso Ghidini, επικεφαλής του τμήματος δομών, μηχανισμών και υλικών της ESA.
Η ESA εξετάζει την τρισδιάστατη εκτύπωση και πώς θα μπορούσε να βοηθήσει στην παροχή ιατρικής περίθαλψης για αστροναύτες στη Σελήνη ή αλλού. Οι αστροναύτες που ταξιδεύουν βαθιά στο διάστημα θα μπορούσαν να λάβουν ιατρικές θεραπείες χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση δέρματος, οστών και - μια μέρα - ολόκληρα όργανα, σύμφωνα με μια κορυφαία ομάδα εμπειρογνωμόνων τρισδιάστατης βιοτύπωσης που συγκεντρώθηκαν σε ένα διήμερο εργαστήριο ESA για ιατρικές εκτυπώσεις 3D.
Αυτή η ιδέα περιστρέφεται γύρω από την ιδέα των «βιο-μελανιών». Βασίζονται σε ανθρώπινα κύτταρα και τα θρεπτικά συστατικά και τα υλικά που απαιτούνται για την αναγέννηση του ιστού του σώματος, όπως το δέρμα, τα οστά και οι χόνδροι. Περαιτέρω στο μέλλον είναι η ιδέα της εκτύπωσης ολόκληρων οργάνων. Αυτό είναι αρκετά κερδοσκοπικό σε αυτό το σημείο, αλλά η ιατρική τρισδιάστατη εκτύπωση πιθανότατα θα φτάσει εκεί κάποια στιγμή στο μέλλον.
«Ρωτάμε τι θα χρειαστούν οι αστροναύτες βραχυπρόθεσμα, μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα, και ποια βήματα χρειάζονται για να ωριμάσει η τρισδιάστατη βιολογική εκτύπωση σε ένα επίπεδο όπου μπορεί να είναι χρήσιμο στο διάστημα», δήλωσε ο Tommaso Ghidini, επικεφαλής των δομών, μηχανισμών της ESA, και τμήμα υλικών. "Ορίζουμε έναν χάρτη πορείας και ένα χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης, με στόχο να γίνει αυτή η ομάδα επιστημονικής ομάδας εργασίας στο μέλλον, να προχωρήσει."
Η τρισδιάστατη βιο-εκτύπωση επιτρέπει σε απομονωμένα πληρώματα στο διάστημα να προετοιμαστούν για μεγαλύτερο αριθμό καταστάσεων έκτακτης ανάγκης από ό, τι είναι δυνατό με την τρέχουσα τεχνολογία. Στο διάστημα, ή στο φεγγάρι ή σε άλλο πλανήτη, ο χώρος στο εσωτερικό των χώρων διαβίωσης είναι εξαιρετικός. Ένα πλήρως εφοδιασμένο ιατρικό κέντρο είναι ένας πολυτελής αστροναύτης που είναι απίθανο να έχει. Το ESA χρησιμοποιεί ένα τραύμα εγκαύματος ως παράδειγμα για να δείξει τα οφέλη της τρισδιάστατης βιο-εκτύπωσης.
Οι σοβαροί τραυματισμοί εγκαύματος αντιμετωπίζονται συνήθως χρησιμοποιώντας μοσχεύματα δέρματος από αλλού στο σώμα του ασθενούς. Αυτό συνεπάγεται έναν δευτερογενή τραυματισμό στη μεταμοσχευμένη περιοχή, πολύ από το ιδανικό όταν η έρευνα δείχνει ότι το τροχιακό περιβάλλον καθιστά τις πληγές πιο δύσκολο να επουλωθούν. Αντ 'αυτού, θα μπορούσε να αναπτυχθεί νέο δέρμα και να βιογραφηθεί από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς και στη συνέχεια να μεταμοσχευτεί απευθείας.
Υπάρχει αυξανόμενος ενθουσιασμός στο ESA για τη βάση της Σελήνης. Είναι το επόμενο λογικό βήμα και συμπληρώνει το Deep Space Gateway ως σημείο εκκίνησης για περαιτέρω εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος. Υπάρχει μια σειρά από τεχνολογίες που προωθούν ολόκληρη την προσπάθεια προς τα εμπρός, εκ των οποίων η Additive Manufacturing ή η εκτύπωση 3D, είναι μόνο μία. Αλλά προς το παρόν, η δοκιμή των περισσότερων από αυτές τις τεχνολογίες πρέπει να πραγματοποιηθεί εδώ στη Γη, σε περιβάλλοντα που προσομοιώνουν σημαντικές πτυχές του σεληνιακού περιβάλλοντος.
Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες δοκιμάζονται στη βάση Pangea-X Moon της ESA στο Lanzarote στα Κανάρια Νησιά. Το Lanzarote είναι το τέλειο σκηνικό για να δοκιμάσετε μερικές από τις γεωλογικές πτυχές μιας αποστολής στη Σελήνη ή στον Άρη. Συγκεκριμένα, θα δοκιμάσει τεχνολογίες για τη λήψη δειγμάτων βράχου.
Ακόμα και κάτι που φαίνεται τόσο απλό όσο η λήψη δειγμάτων βράχου συγχέεται από πολλές δυσκολίες σε ένα διαστημικό περιβάλλον. Συγκεκριμένα, οι καθυστερήσεις στις επικοινωνίες μπορούν να κάνουν τα πάντα πιο δύσκολα. Ένα πείραμα την περασμένη εβδομάδα που ονομάζεται Analog-1 δοκίμασε πτυχές επιστήμης, λειτουργίας και επικοινωνίας μιας διερευνητικής αποστολής. Ο αστροναύτης της ESA Matthias Maurer θα βρίσκεται στην Pangea-X και θα απομακρύνει πιλοτικά ένα rover που βρίσκεται στις Κάτω Χώρες. Για να το κάνει αυτό, θα κάνει χρήση της τεχνολογίας που ονομάζεται Electronic Field Book.
Το Electronic Field Book είναι ένα εργαλείο που ενσωματώνει την τοποθέτηση σε πραγματικό χρόνο, την κοινή χρήση δεδομένων, τη φωνητική συνομιλία και πολλά άλλα. Είναι μια στενή δοκιμασία για ένα πείραμα που θα πραγματοποιήσει ο αστροναύτης της ESA Luca Parmitano τον επόμενο χρόνο από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Το Field Book επιτρέπει στους ειδικούς επιστήμονες να καθοδηγήσουν τους αστροναύτες στη συλλογή των καλύτερων δειγμάτων.
Είτε πρόκειται για τρισδιάστατη εκτύπωση δομών, εκτύπωση τρισδιάστατης βιοϊατρικής, είτε για όλες τις άλλες τεχνολογίες που πρέπει να αναπτυχθούν και να τελειοποιηθούν, είναι σαφές ότι το ESA έχει τα μάτια του πάνω στη βάση της Σελήνης.
- Δελτίο Τύπου ESA: Future Moon Base
- Δελτίο Τύπου ESA: Βάση Pangea-X Moon
- Δελτίο Τύπου ESA: Τρισδιάστατη εκτύπωση δέρματος, οστών και μερών του σώματος υπό μελέτη για μελλοντικούς αστροναύτες
- Δελτίο Τύπου ESA: Δημιουργία σεληνιακής βάσης με εκτύπωση 3D
