Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, оказало глубокое влияние на то, как мы ведем бизнес. Едва ли найдется отрасль, на которую не повлияло принятие этой технологии, включая космические полеты. Такие компании, как SpaceX, Rocket Lab, Aerojet Rocketdyne и Relativity Space, обратились к 3D-печати для производства двигателей, компонентов и целых ракет. NASA также напечатало на 3D-принтере алюминиевую камеру сгорания для ракетного двигателя и алюминиевое сопло ракеты, в то время как ESA создало напечатанный на 3D-принтере прототип стального пола для будущего Lunar Habitat.
Аналогичным образом, ESA и NASA экспериментируют с 3D-печатью в космосе, известной как производство в космосе (ISM). Недавно ESA достигло важной вехи, когда их металлический 3D-принтер на борту Международной космической станции (МКС) произвел первую металлическую деталь, когда-либо созданную в космосе. Эта технология готова произвести революцию в операциях на низкой околоземной орбите (LEO), гарантируя, что сменные детали могут быть изготовлены на месте, а не полагаться на миссии по пополнению запасов. Этот процесс сократит эксплуатационные расходы и позволит осуществлять длительные миссии на Луну, Марс и дальше!
Металлический 3D-принтер — это демонстратор технологий, созданный промышленной группой под руководством Airbus Defence and Space (SAS) в партнерстве с Директоратом по исследованию человеком и роботами ЕКА. Он был запущен на МКС в конце января и установлен в European Drawer Rack на борту лабораторного модуля Columbus ЕКА европейским астронавтом Андреасом Могенсеном. Принтер начал работать в июне следующего года, а первая 3D-форма из металла была изготовлена в августе. После создания первого металлического компонента ЕКА планирует создать еще три в рамках эксперимента.
Эти четыре образца затем будут отправлены на Землю для анализа качества и тестирования. Два будут отправлены в Европейский центр космических исследований и технологий (ESTEC) ЕКА в Нидерландах, третий — в Датский технический университет (DTU), а четвертый — в Европейский центр астронавтов (EAC) ЕКА в Кельне, где он будет интегрирован в установку LUNA — лунную аналоговую среду, предназначенную для обучения астронавтов. Наличие ISM значительно снизит проблемы пополнения запасов космических аппаратов во время их путешествий на Луну, Марс и другие места в глубоком космосе.
Для длительных миссий на поверхности Луны возможность печатать детали машин и отправлять их напрямую с НОО сократит количество запусков, необходимых для поддержания операций там. Что касается Марса, возможность производить сменные детали, ремонтировать оборудование и создавать специальные инструменты по требованию обеспечит определенную степень автономности для экипажей миссий и снизит их зависимость от миссий по снабжению, отправляемых с Земли. Это особенно важно, учитывая ограниченные окна запуска на Марс (каждые 26 месяцев) и время, необходимое для совершения одностороннего транзита (от 6 до 9 месяцев).
NASA также реализует проект ISM на борту МКС с помощью своих коммерческих партнеров через Marshall Space Flight Center (MSFC) при дополнительной поддержке группы моделирования на основе физики в исследовательском центре Эймса NASA. Эти усилия начались в 2014 году, когда NASA запустило первый 3D-принтер (производства Made In Space, Inc.) на МКС. Этот демонстратор технологий использовал процесс изготовления плавленых нитей (FFF) для создания объектов из пластика и доказал, что 3D-печать может работать в условиях микрогравитации.
За этим последовало создание Additive Manufacturing Facility (AMF), которая может печатать с использованием различных материалов. Эти устройства позволили создать первые 3D-печатные инструменты в космосе, включая пластиковый гаечный ключ, гаечный ключ с храповым механизмом и многое другое. В 2019 году NASA добавило к МКС эксперимент ReFabricator, который был разработан Tethers Unlimited для создания 3D-печатных деталей с использованием переработанных пластиковых материалов. Однако демонстратор технологий ESA стал первым, кто успешно напечатал металлический компонент в условиях микрогравитации.
Эксперименты на этом не закончатся. В 2021 году NASA отправило на МКС еще один 3D-принтер, Redwire Regolith Print (RRP), предназначенный для изготовления строительных материалов из лунного реголита. Они также изучают, как можно напечатать на 3D-принтере колеса лунохода на поверхности Луны и как можно использовать марсианские камни и минералы для производства всего, что понадобится будущим миссиям на месте. В сотрудничестве с Техасским университетом в Эль-Пасо (UTEP) и Университетом штата Янгстаун (YSU) NASA также рассматривает возможность печати на 3D-принтере батарей с использованием лунных или марсианских ресурсов.
Потенциальные возможности применения этой технологии практически безграничны и являются неотъемлемой частью всех планов по расширению человеческой деятельности за пределы низкой околоземной орбиты (НОО).
Дополнительная информация: ЕКА
