3D tisk ve vesmíru již není jen hudbou budoucnosti

MIS_PrintExampleTechnologie 3D tisku neexpanduje pouze do čím dál tím početnější řady oborů lidské činnosti, ale také mimo hranice naší planety. Užití 3D tisku ve vesmíru není žádným samoúčelným experimentem nebo rozmařilostí – naopak, vypadá to, že pro potřeby dlouhých vesmírných letů či stabilnějšího osídlování mimozemských těles i prostoru se jedná téměř o nutnost. Proč tomu tak je a jaké kroky k aplikaci 3D tisku v podmínkách nulové gravitace již byly učiněny?

Až do dnešních dní tomu bylo tak, že cokoli, co člověk dopravil a používal mimo povrch své domovské planety, muselo být na Zemi také vyrobeno – od prvního šroubku do poslední krabičky na vzorky. Od Gagarina až po současnou posádku Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) jsou astronauti limitováni tím, co si přivezou ze země – a doprava jakýchkoli dalších zásob je nesmírně náročná, nákladná a nepružná. Existuje ovšem řešení, které jednu z nejpevnějších bariér delších kosmických výletů (jako např. na Mars) úspěšně boří – 3D tisk. Metoda, kdy se postupným vrstvením materiálu vytváří na základě počítačového modelu hotové trojrozměrné objekty.

Co nemám, to si vyrobím

Fungující 3D tisk ve vesmíru má mnohé výhody. S jeho přispěním by již nebylo nutné dopravit do vesmíru každičký náhradní díl – stačily by surové materiály, digitální předlohy objektů a 3D tiskárna. Posádka vesmírného plavidla toho tak v celkovém důsledků s sebou může transportovat mnohem méně. Dle matematických modelů lze přibližně spočítat, kolik procent součástek bude během daného letu následkem opotřebení či vnějšího poškození potřeba vyměnit, dopředu ovšem nikdo neodhadne, jaké to budou.  Díky 3D tisku na těchto odhadech již nesejde – s dostatečným množstvím surových materiálů je možné vyrobit a vyměnit pouze přesně tolik součástek, kolik je potřeba. Print-on-demand, chtělo by se říci.

Tým firmy Made In Space při testování 3D tiskárny v podmínkách beztíže. Foto: Made In Space, Inc.

Tým firmy Made In Space při testování 3D tiskárny v podmínkách beztíže. Foto: Made In Space, Inc.

Ani další důvod není zanedbatelný.Součástky vyrobené přímo ve vesmíru mohou být efektivněji dimenzované na využití přímo ve vesmíru. Mohly by kupříkladu být méně robustní  – součástky, jež opouští Zemi, musí být stavěné na to, aby vydržely zátěž spojenou se startem raketoplánu. Kupříkladu robotická sonda určená ke zkoumání povrchu Marsu by mohla být až o 30% lehčí, pokud by byla sestavena na jeho orbitu a nikoli na Zemi.

22 statečných dobývá technologický vesmír

Co se realizace 3D tisku ve vesmíru týče, nejdále se v tomto směru dostala kalifornská firma Made In Space, založená v roce 2010. Ač malý podnik o pouhých 22 zaměstnancích, jsou na špici v tomto oboru budoucnosti a úzce spolupracují s americkou kosmickou agenturou NASA , především s Marshall Space Flight Center v alabamském Huntsville. Jejich 3D tiskárna schopná tisknout ve vesmíru prozatím tiskne klasickým způsobem (tedy kladením vrstev na základě 3D modelu). Tiskovou surovinou je v tomto případě tuhý, odolný a zdravotně nezávadný plast ABS (akrylonitrilbutandienstyren), který důvěrně znají všichni, kdo si někdy hráli s kostičkami stavebnice LEGO.

Simulace vesmírných podmínek je na Zemi ze své podstaty obtížná. Made In Space poprvé otestovali 3D tisk za nulové gravitace v roce 2012, kdy uskutečnili sérii vysokých parabolických letů, během kterých šlo na určitou dobu vytvořit prostředí s nulovou gravitací. Vytisknuli množství různých vzorků a nakonec během osmi minut také vůbec první předmět – malý hasák. Slibné výsledky nasvědčovaly tomu, že jim NASA dá zelenou k ostrému testování přímo ve vesmíru, což se také nakonec stalo.

První 3D tiskárna jež tisknula ve vesmíru, spolu s výšivkou speciální mise. Foto: Made In Space, Inc.

První 3D tiskárna jež tisknula ve vesmíru, spolu s výšivkou speciální mise. Foto: Made In Space, Inc.

Dárky z ISS – dubnové Vánoce

21. září 2014 putovala speciální 3D tiskárna sestrojená společností Made In Space na palubu ISS jakožto součást zásobovací mise SpaceX4. V listopadu již byla tiskárna rozbalena a nainstalována  a čekalo se jen na onen významný moment, kdy člověk ve vesmíru poprvé vytvoří objekt, který tam přímo nepřivezl.Tiskárna se dala do chodu 24. listopadu a vytiskla první předmět – plaketu s názvem společnosti a NASA. Celkem bylo na tiskárně dosud vytištěno 21 součástek dle 14 návrhů, mezi nimi například nástrčkový klíč či krabička na vzorky. Úspěšně byl odzkoušen také tisk dle návrhu uploadovaného přímo ze Země.

V dubnu letošního roku se pak vytištěné vzorky vrátily na zem a nyní jsou předmětem bedlivého zkoumání v již zmiňovaném centru NASA v alabamském Huntsville. Jestli se v případě vesmírného 3D tisku skutečně jedná o (parafrázujeme-li prvního člověka na Měsíci Neila Armstronga) „malý předmět pro člověka, ale velký nástroj pro lidstvo, ukáže až eventuální využití vesmírného 3D tisku u větších projektů. A ne, že by takové neexistovaly…

Foto 3D tiskárny Made In Space spolu s duplikáty předmětů, jež byly vytištěny na mezinárodní vesmírné stanici ISS. Foto: Made In Space, Inc.

Foto 3D tiskárny Made In Space spolu s duplikáty předmětů, jež byly vytištěny na mezinárodní vesmírné stanici ISS. Foto: Made In Space, Inc.

Dnes sci-fi, zítra skutečnost

I se všemi benefity 3D tisku pořád platí, že surové materiály musí být přivezeny kompletně ze Země.Nebo snad ne? Profesor Berokh Khoshnevis z University of Southern California ve spolupráci s NASA zkoumá možnost, jak za pomocí robotů a 3D tisku vytvářet základny na Měsíci s využitím původního, extraterestriálního materiálu – měsíčního regolitu,  jímž je povrch tělesa v poměrně silné vrstvě pokryt. Za přidání pojiva, jakým může být např. roztavená síra, vznikne pevná substance na způsob betonu, z níž lze stavět v rekordním čase bunkry, které astronauty na Měsíci ochrání před teplotními výkyvy i gamma zářením.

Profesor Khosnevis navíc vyvinul i životaschopnou metodu na sériovou stavbu podobných domů. Její anglický název zní „contour crafting“ a Khosnevis, původem z častými zemětřeseními stíhaného Íránu, ji původně vymyslel pro rychlou obnovu obytných staveb po živelných pohromách. Potenciál pro mimozemské použití byl však záhy odhalen. S přihlédnutím k faktu, že lidská noha na Měsíc nevkročila od roku 1972, je sice nepravděpodobné, že by Berokh Khosnevis kdy spatřil měsíční vesničku, ovšem 21. století bude ještě dlouhé. A 3D tisk jej bude provázet.

Studie základny na Měsíci vytvořené za pomocí 3D tisku z regolitové směsi.

Studie základny na Měsíci vytvořené za pomocí 3D tisku z regolitové směsi.

Doporučte nás...Share on Facebook0Share on Google+0Tweet about this on Twitter0Share on LinkedIn0Digg this