Vsi vemo, da je čas za bazno luno mimo. Stroški pošiljanja vsega, kar je z Zemlje potrebno za izgradnjo baze, so neizmerni. Zemeljska gravitacija je pregloboka in premočna, da bi vse dosegli z raketami. Kaj je torej rešitev?
Po mnenju ESA je rešitev aditivna proizvodnja (AM) in uporaba virov v posameznih razmerah (ISRU).
ESA vodi projekt, ki bo zasnoval načine, kako lahko AM ali 3D tiskanje uporabljate zdaj in v prihodnosti, da bi luna postala bolj izvedljiva. Projekt se imenuje "Zamišljanje lunarne baze z uporabo tehnologij 3D tiskanja." To je stari pionirski duh življenja zunaj zemlje, vendar se je znova zagnal s sodobno napredno tehnologijo. AM in ISRU bosta omejila našo logistično odvisnost od Zemlje in omogočila večino tega, kar je treba pripraviti na bazi Lune iz virov, ki so na voljo na Luni; in sicer sam lunski prah.
"3D tiskanje ponuja potencialno sredstvo za lažje poravnavo z luno z zmanjšano logistiko z Zemlje." -Scott Hovland iz ESA-ove ekipe za človeške vesoljske polete.
Sčasoma lahko v skladu z ESA 3D materiali in oprema, ki so potrebni za luno, 3D natisnejo, kadar in kjer je to potrebno. Vse, od gradbenih materialov do sončnih plošč, opreme in orodij do oblačil, bi lahko na Luni natisnili 3D. Možno je, da s 3D-tiskanjem zagotovimo celo hranila in živilske sestavine.
3D tiskanje ne samo, da zniža stroške baze na Luni, temveč celotno podjetje postane bolj odzivno in prilagodljivo. Lunarni regolit ne samo da lahko uporabimo za izdelavo čim več struktur in predmetov, temveč ga lahko uporabimo tudi za recikliranje in ponovno uporabo predmetov, ki so bili prineseni z Zemlje.
Projekt »Zamišljanje lunarne baze…« prikazuje trifazni načrt za luno, ki se močno opira na 3D tiskanje:
- Prva faza: preživetje. To obravnava osnove, potrebne za preživetje majhne posadke na Luni, denimo bivalne prostore.
- Druga faza: Trajnostno. Zaradi tega se razširi baza Lune in vključuje več prostorov za posadko, območja izdelave in raziskovalne prostore.
- Tretja faza: operativno. Luna je v tej fazi v celoti operativna in zgrajena za dolgotrajno bivanje.
"Izbrani postopki tiskanja bi omogočili recikliranje razpoložljivih materialov za različne namene," pojasnjuje Antonella Sgambati iz podjetja OHB System AG, ki vodi projekt. "Druga velika prednost 3-D tiskanja - sicer znane kot aditivna proizvodnja - je širina možnosti oblikovanja, ki jo omogoča. Sestavne dele, izdelke in sam postopek tiskanja je mogoče preoblikovati na podlagi njihove predvidene končne uporabe v lunarni bazi. Odločite se lahko, kako najbolje povezati razpoložljive materiale s strojno opremo, ki jo želite natisniti. "
Korenine projekta segajo v leto 2013, ko je ESA najel arhitekturno podjetje, ki je zasnovalo strukturo, ki bi lahko zdržala lunarno okolje. Koker je bil narejen iz lunarne zemlje ali v tem primeru simulirane lunarne zemlje. Arhitekturno podjetje Foster in partnerji je izdelalo vzorčni gradnik 1,5 tone. Gradnik je bila votla, zaprta celična struktura, podobna ptičjim kostim.
"Kot praksa smo navajeni, da oblikujemo ekstremno podnebje na Zemlji in izkoriščamo okoljske koristi uporabe lokalnih, trajnostnih materialov," je pripomnil Xavier De Kestelier iz skupine strokovnjakov za modeliranje Foster + Partners. "Naše lunarno bivališče sledi podobni logiki."
Raziskovalci na ESA eksperimentirajo s simuliranim luninim regolitom, da bi 3D natisnili majhne predmete, kot so vijaki in zobniki, in celo kovanec. Regolita ni preveč težko simulirati in vsebuje stvari, kot so silicij, aluminij, kalcij in železov oksid. Prisotnost teh materialov pomeni, da se regolit lahko oblikuje v uporabne oblike.
Seveda ni tako preprosto, kot če nalijete mesečno umazanijo v tiskalnik in potem ven pridejo prepotrebni predmeti. Najprej simulirani lunarni regolit zmeljemo na velikost delcev. Nato se meša z vezivnim sredstvom, ki reagira na svetlobo. Predmet natisnemo iz nastale mešanice, nato izpostavimo svetlobi, da se strdi, nato pa na koncu spečemo v pečici. Po mnenju ESA je končni izdelek kot kos keramike z luno.
Ena najzanimivejših možnih prihodnjih uporab 3D-tiskanja pri raziskovanju vesolja je na področju zdravstvene oskrbe in se imenuje "bio-tiskanje". Astronavtov, ki so odšli na Luno na misije Apolona, ni bilo približno 12 dni in so s seboj vzeli majhen komplet prve pomoči. A za vrsto dolgotrajnega bivanja, ki ga bodo astronavti v lunski bazi trpeli, bo verjetno potrebna večja raven zdravstvene oskrbe.
"Sprašujemo se, kaj bodo astronavti potrebovali kratkoročno, srednjeročno in dolgoročno ter kakšne korake je potrebno za dozorevanje 3D-tiskanja do stopnje, ko je lahko uporabna v vesolju." - Tommaso Ghidini, vodja oddelka za strukture, mehanizme in materiale ESA.
ESA proučuje 3D tiskanje in kako bi lahko pomagal pri zagotavljanju medicinske oskrbe astronavtov na Luni ali drugje. Astronavti, ki so se podali globoko v vesolje, bi lahko bili deležni zdravljenja s 3D-natisnjenimi kožnimi kostmi, kostmi in en dan - celotnimi organi, trdi vodilna skupina strokovnjakov za 3D tiskanje z biografijo, ki so se zbrali na dvodnevni delavnici ESA o medicinskem 3D tiskanju.
Ta ideja se vrti okoli ideje "bio-črnila". Temeljijo na človeških celicah in hranilnih snoveh in materialih, potrebnih za obnavljanje telesnega tkiva, kot so koža, kosti in hrustanec. Nadaljnja prihodnost je ideja tiskanja celotnih organov. To je na tej točki precej špekulativno, vendar bo medicinski 3D tisk verjetno prišel nekje v prihodnosti.
"Sprašujemo se, kaj bi astronavti potrebovali kratkoročno, srednjeročno in dolgoročno ter kakšne korake je potrebno za dozorevanje 3D-tiskanja do stopnje, kjer je lahko uporabna v vesolju," je dejal Tommaso Ghidini, vodja ESA Struktur, mehanizmov, in oddelek za materiale. "Določimo časovni načrt in časovni načrt za razvoj, da bi ta skupina v prihodnosti postala znanstvena delovna skupina, ki si prizadeva za napredek."
3D bio-tisk omogoča izoliranim posadkam v vesolju, da se pripravijo na večje število nujnih primerov, kot je to mogoče s trenutno tehnologijo. V vesolju ali na Luni ali drugem planetu je vesolje v bivalnih prostorih vrhunsko. V celoti založen zdravstveni center si luksuznih astronavtov verjetno ne bo privoščil. ESA kot zgled ponazarja prednosti 3D-tiskanja.
Hude poškodbe opeklin običajno zdravijo s kožnimi presadki od drugod po bolnikovem telesu. To vključuje sekundarno poškodbo presajenega območja, daleč od idealne, ko raziskave kažejo, da orbitalno okolje rane težje zaceli. Namesto tega bi lahko novo kožo gojili in odtisnili iz bolnikovih lastnih celic, nato pa jih presadili neposredno.
V ESA narašča navdušenje nad Luno. To je naslednji logični korak in dopolnjuje prehod globoke vesolje kot odstopno točko za nadaljnje raziskovanje osončja. Obstaja vrsta tehnologij, ki poganjajo celotno prizadevanje naprej, med katerimi je samo Aditivna proizvodnja ali 3D tiskanje le ena. Toda za zdaj se testiranje večine teh tehnologij mora odvijati tukaj na Zemlji, v okoljih, ki simulirajo pomembne vidike lunarnega okolja.
Nekatere od teh tehnologij se preizkušajo v luni baze ESE Pangea-X na Lanzarotu na Kanarskih otokih. Lanzarote je odlična nastavitev za preizkus nekaterih geoloških vidikov misije na Luno ali na Mars. Konkretno bo preizkusil tehnologije za odvzem vzorcev kamnin.
Celo nekaj, kar se zdi tako preprosto, kot jemanje vzorcev kamnin, je zmedeno z več težavami v vesoljskem okolju. Zlasti zamude pri komunikaciji lahko vse bolj izzovejo. Pretekli poskus, imenovan Analog-1, je preizkušal znanost, operacije in komunikacijske vidike raziskovalne misije. Astronavt ESA Matthias Maurer se nahaja na Pangea-X in bo daljinsko vodil roverja na Nizozemskem. Za to bo uporabil tehnologijo, imenovano Elektronska terenska knjiga.
Elektronska terenska knjiga je orodje, ki združuje pozicioniranje v realnem času, izmenjavo podatkov, glasovni klepet in še veliko več. Za preizkus, ki ga bo astronavt ESA Luca Parmitano izvedel prihodnje leto z Mednarodne vesoljske postaje, je suh tek. Terenska knjiga strokovnim znanstvenikom omogoča, da astronavte vodijo k zbiranju najboljših vzorcev.
Ne glede na to, ali gre za 3D-tiskanje struktur, bio-medicinski 3D-tisk ali vse druge tehnologije, ki jih je treba razviti in izpopolniti, je jasno, da ima ESA svoj pogled na luno.
- ESA Press Release: Prihodnja baza lune
- ESA Sporočilo za javnost: Luna Pangea-X
- ESA Press Release: 3D tiskanje kože, kosti in telesnih delov v študiji za prihodnje astronavte
- ESA sporočilo za javnost: Izdelava lunarne baze s 3D-tiskanjem
