Разработана технология 3D-печати для космических аппаратов: прорыв в космонавтике

Разработка новой технологии 3D-печати в условиях невесомости приближает нас к созданию бортового производства для космических аппаратов. Доктор Жиль Байле из инженерной школы Джеймса Уатта Университета Глазго запатентовал систему, позволяющую осуществлять строительные работы по требованию во время космических полетов.

Он надеется, что эта технология, успешно испытанная на исследовательском самолете в условиях невесомости, сделает исследование космоса более устойчивым и снизит количество космического мусора. По словам доктора Байле, его изобретение, использующее гранулированные материалы, позволит производить в космосе новое оборудование, которое невозможно изготовить на Земле.

"Стоимость отправки грузов в космос снижается, и мы видим, что в космос отправляется все больше и больше объектов, что не является устойчивым решением", — заявил доктор Байле. "Наша идея заключается в том, чтобы иметь возможность производить необходимые вещи непосредственно в космосе с помощью 3D-печати, что откроет двери для переработки и полноценной экономики замкнутого цикла".

В 2014 году на Международную космическую станцию (МКС) был доставлен первый 3D-принтер, и с тех пор продолжаются исследования по изготовлению деталей вне земного притяжения, как на орбите, так и в условиях невесомости.

В прототипе 3D-принтера доктора Байле используется гранулированный материал вместо нитей, применяемых в земных условиях. Несмотря на сложности, связанные с микрогравитацией и космическим вакуумом, материалы можно извлекать из резервуара и подавать к соплу принтера быстрее, чем при использовании других методов.

Испытания были проведены в ноябре в рамках 85-й кампании Европейского космического агентства по параболическим полетам совместно с компанией Novespace в Бордо, Франция. Команда совершила три полета, в ходе которых они пережили более 90 коротких периодов невесомости на пике резких подъемов, за которыми следовал быстрый спуск, имитирующий "американские горки".

"Когда я увидел, что технология действительно работает идеально, как и было задумано, я испытал невероятные эмоции", — поделился доктор Байле, говоря об испытаниях на самолете с нулевой гравитацией.

Этот самолет, известный как "рвотная комета" из-за своей траектории, позволяет получить 22 секунды микрогравитации при каждом прохождении вершины.

"Теперь мы знаем, что наша технология работает в космической среде, и на следующем этапе мы сможем провести первую демонстрацию в космосе".

Команда доктора Байле также разрабатывает методы встраивания электроники в материалы в процессе печати.

"В настоящее время все, что отправляется на орбиту Земли, создается на поверхности и доставляется в космос на ракетах", — пояснил доктор Байле. "Эти грузы имеют строго ограниченные массу и объем и могут быть повреждены во время запуска, что приведет к уничтожению дорогостоящего оборудования".

Он добавил, что изделия, произведенные на Земле, могут быть "менее надежными в космическом вакууме", а 3D-печать до сих пор успешно осуществлялась только в герметичных модулях МКС.

На первом этапе в рамках проекта разрабатываются детали для усовершенствования космических аппаратов, такие как излучатели и антенны. В будущем, как надеются ученые, оборудование можно будет создавать и непосредственно в космосе. Это могут быть солнечные отражатели для выработки безуглеродной энергии, усовершенствованные коммуникационные антенны или станции для исследования лекарств, которые способны создавать более чистые и эффективные фармацевтические препараты.

"Кристаллы, выращенные в космосе, часто крупнее и упорядоченнее, чем те, что выращены на Земле, поэтому орбитальные химические заводы могли бы производить новые или улучшенные лекарства для доставки на Землю", — отметил доктор Байле.