Chúng ta đều biết rằng thời gian đã qua do một căn cứ Mặt trăng. Nhưng chi phí gửi mọi thứ cần thiết từ Trái đất để xây dựng căn cứ là rất nghiêm ngặt. Lực hấp dẫn của Trái đất rất sâu và quá mạnh để có được mọi thứ ở đó với tên lửa. Vậy giải pháp gì?
Theo ESA, giải pháp là Sản xuất phụ gia (AM) và Sử dụng tài nguyên trong tình huống (ISRU).
ESA đang dẫn đầu một dự án đưa ra các cách mà AM, hoặc in 3D, có thể được sử dụng ngay bây giờ và trong tương lai để làm cho căn cứ Mặt trăng trở nên khả thi hơn. Dự án có tên là Lừa tạo ra một cơ sở mặt trăng sử dụng công nghệ in 3D. Đây là tinh thần tiên phong cũ sống ngoài đất, nhưng được khởi động lại với công nghệ hiện đại, tiên tiến. AM và ISRU sẽ hạn chế sự phụ thuộc hậu cần của chúng ta vào Trái đất và cho phép phần lớn những gì một căn cứ Mặt trăng cần được xây dựng từ các nguồn lực có sẵn trên Mặt trăng; cụ thể là, bụi Mặt trăng.
In 3D 3D cung cấp một phương tiện tiềm năng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc định cư trên mặt trăng với việc giảm hậu cần từ Trái đất. -Scott Hovland của đội tàu vũ trụ con người ESA.
Cuối cùng, theo ESA, rất nhiều loại vật liệu và thiết bị cần thiết cho căn cứ Mặt trăng có thể được in 3D khi và khi nó cần. Tất cả mọi thứ, từ vật liệu xây dựng đến các tấm pin mặt trời, thiết bị và công cụ cho đến quần áo, đều có thể được in 3D trên Mặt trăng. Có thể nói rằng thậm chí các chất dinh dưỡng và thành phần thực phẩm có thể được cung cấp bằng cách in 3D.
In 3D không chỉ làm giảm chi phí của một cơ sở Mặt trăng, nó làm cho toàn bộ doanh nghiệp phản ứng nhanh hơn và có thể tùy chỉnh. Không chỉ có thể sử dụng regolith mặt trăng để tạo ra càng nhiều cấu trúc và vật phẩm càng tốt, nó có thể được sử dụng để tái chế và tái sử dụng các vật phẩm được mang từ Trái đất.
Dự án xây dựng cơ sở âm lịch và một kế hoạch ba giai đoạn cho một căn cứ Mặt trăng phụ thuộc rất nhiều vào in 3D:
- Giai đoạn một: Sống sót. Điều này giải quyết các vấn đề cơ bản cần thiết để cho phép một phi hành đoàn nhỏ sống sót trên Mặt trăng, giống như khu nhà ở.
- Giai đoạn hai: Bền vững. Điều này chứng kiến căn cứ Mặt trăng đang được mở rộng để bao gồm nhiều khu vực phi hành đoàn, khu vực chế tạo và cơ sở nghiên cứu.
- Giai đoạn ba: Hoạt động. Trong giai đoạn này, căn cứ Mặt Trăng hoạt động đầy đủ và được xây dựng để sinh sống lâu dài.
Quy trình in được chọn sẽ cho phép tái chế các vật liệu có sẵn cho các mục đích khác nhau, tổ chức giải thích Antonella Sgambati của OHB System AG, quản lý dự án. Một lợi ích lớn khác của in 3-D - còn được gọi là sản xuất phụ gia - là bề rộng của các tùy chọn thiết kế mà nó cho phép. Các thành phần, sản phẩm và quy trình in có thể được thiết kế lại dựa trên mục đích sử dụng cuối cùng của chúng trong cơ sở mặt trăng. Các quyết định có thể được đưa ra về cách tốt nhất để liên kết các tài liệu có sẵn với phần cứng sẽ được in.
Nguồn gốc của dự án bắt nguồn từ năm 2013, khi ESA thuê một công ty kiến trúc để thiết kế một cấu trúc có thể chịu được môi trường Mặt trăng. Các kicker là nó đã được tạo ra từ đất mặt trăng, hoặc trong trường hợp này, mô phỏng đất mặt trăng. Công ty kiến trúc của Foster và Partners đã xây dựng một khối xây dựng mẫu 1,5 tấn. Khối xây dựng là một cấu trúc tế bào rỗng, khép kín tương tự như xương chim.
Thông thường, chúng tôi thường thiết kế cho các vùng khí hậu khắc nghiệt trên Trái đất và khai thác lợi ích môi trường của việc sử dụng vật liệu bền vững tại địa phương, nhận xét của Xavier De Kestelier thuộc Nhóm mô hình chuyên gia Foster + Partners. Cấm cư trú mặt trăng của chúng tôi theo một logic tương tự.
Các nhà nghiên cứu tại ESA đang thử nghiệm mô phỏng mặt trăng mô phỏng để in 3D các vật phẩm nhỏ như ốc vít và bánh răng, và thậm chí là một đồng xu. Regolith là quá khó để mô phỏng, và nó chứa những thứ như silicon, nhôm, canxi và sắt oxit. Sự hiện diện của những vật liệu đó có nghĩa là regolith có thể được tạo thành các hình dạng có thể sử dụng được.
Tất nhiên, nó không đơn giản như đổ bụi bẩn mặt trăng vào máy in và sau đó xuất hiện những vật thể rất cần thiết. Đầu tiên, regolith mặt trăng mô phỏng được hạ xuống kích thước hạt. Sau đó, nó trộn lẫn với một tác nhân liên kết phản ứng với ánh sáng. Đối tượng được in từ hỗn hợp thu được, sau đó tiếp xúc với ánh sáng để làm cứng nó, sau đó cuối cùng được nướng trong lò nướng. Theo ESA, sản phẩm hoàn chỉnh giống như một mảnh gốm Moon-Dust.
Một trong những ứng dụng tiềm năng thú vị nhất trong tương lai của in 3D trong thám hiểm không gian là trong lĩnh vực chăm sóc y tế, và nó được gọi là ’in ấn sinh học. Các phi hành gia đã lên Mặt trăng trong các nhiệm vụ của tàu Apollo đã mất khoảng 12 ngày và mang theo một bộ dụng cụ sơ cứu nhỏ cùng với họ. Nhưng đối với loại ở lại lâu dài mà các phi hành gia tại căn cứ Mặt Trăng sẽ chịu đựng, một mức độ chăm sóc y tế lớn hơn có thể sẽ là cần thiết.
Cạn Chúng tôi yêu cầu các phi hành gia sẽ cần gì trong ngắn hạn, trung hạn và dài hạn, và những bước cần thiết để trưởng thành 3D in sinh học đến một mức độ có thể hữu ích trong không gian. - Tommaso Ghidini, người đứng đầu bộ phận cấu trúc, cơ cấu và vật liệu ESA.
ESA đang xem xét in 3D và làm thế nào nó có thể giúp chăm sóc y tế cho các phi hành gia trên Mặt trăng hoặc các nơi khác. Các phi hành gia mạo hiểm tiến sâu vào vũ trụ có thể được điều trị y tế bằng cách sử dụng da, xương và - một ngày - toàn bộ nội tạng, theo một nhóm chuyên gia in sinh học 3D hàng đầu đã tập hợp tại hội thảo ESA hai ngày về in 3D y tế.
Ý tưởng này xoay quanh ý tưởng về ‘mực sinh học. Họ dựa trên các tế bào của con người, và các chất dinh dưỡng và vật liệu cần thiết để tái tạo mô cơ thể như da, xương và sụn. Xa hơn trong tương lai là ý tưởng in toàn bộ nội tạng. Điều này là khá suy đoán tại thời điểm này, nhưng in 3D y tế có thể sẽ đến đó vào một lúc nào đó trong tương lai.
Tommaso Ghidini, người đứng đầu Cơ cấu, Cơ chế của ESA cho biết, các nhà du hành sẽ hỏi những gì các phi hành gia sẽ cần trong thời gian ngắn, trung và dài hạn. và Phòng Vật tư. Cạn Chúng tôi đang xác định lộ trình và thời gian phát triển, với mục đích nhóm này trở thành một nhóm làm việc khoa học trong tương lai, thúc đẩy tiến bộ.
In 3D sinh học cho phép các phi hành đoàn bị cô lập trong không gian chuẩn bị cho số lượng khẩn cấp lớn hơn so với công nghệ hiện tại. Trong không gian, hoặc trên Mặt trăng hoặc hành tinh khác, không gian bên trong các khu vực sinh sống ở mức cao. Một trung tâm y tế đầy đủ là một phi hành gia sang trọng sẽ khó có khả năng. ESA sử dụng vết thương do bỏng làm ví dụ để minh họa lợi ích của in 3D sinh học.
Chấn thương bỏng nghiêm trọng thường được điều trị bằng cách ghép da từ nơi khác trên cơ thể bệnh nhân. Điều này liên quan đến một chấn thương thứ phát cho khu vực cấy ghép, xa lý tưởng khi nghiên cứu cho thấy môi trường quỹ đạo làm cho vết thương khó lành hơn. Thay vào đó, da mới có thể được phát triển và sinh thiết từ các tế bào của chính bệnh nhân, sau đó được cấy ghép trực tiếp.
Có sự nhiệt tình ngày càng tăng trong ESA cho một căn cứ Mặt trăng. Nó hướng dẫn bước hợp lý tiếp theo và bổ sung cho Cổng không gian sâu như một bước khởi đầu để khám phá thêm về Hệ mặt trời. Có một loạt các công nghệ thúc đẩy toàn bộ nỗ lực về phía trước, trong đó Sản xuất phụ gia, hoặc in 3D, chỉ là một. Nhưng hiện tại, việc thử nghiệm hầu hết các công nghệ này phải diễn ra ở đây trên Trái đất, trong các môi trường mô phỏng các khía cạnh quan trọng của môi trường mặt trăng.
Một số công nghệ này đang được thử nghiệm tại căn cứ Mặt trăng ESA của PangA-X trên Lanzarote thuộc Quần đảo Canary. Lanzarote là bối cảnh hoàn hảo để kiểm tra một số khía cạnh địa chất của sứ mệnh lên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa. Cụ thể, nó sẽ thử nghiệm các công nghệ để lấy mẫu đá.
Ngay cả một cái gì đó có vẻ đơn giản như lấy mẫu đá cũng bị bối rối bởi nhiều khó khăn trong môi trường không gian. Đặc biệt, sự chậm trễ truyền thông có thể khiến mọi thứ trở nên thách thức hơn. Một thí nghiệm vào tuần trước có tên là Analog-1 đã thử nghiệm các khía cạnh khoa học, hoạt động và truyền thông của một nhiệm vụ thám hiểm. Phi hành gia ESA Matthias Maurer sẽ được đặt tại Pangea-X và sẽ điều khiển máy bay từ xa ở Hà Lan. Để làm điều này, anh ta sẽ sử dụng công nghệ được gọi là Sách điện tử.
Sách điện tử là một công cụ tích hợp định vị thời gian thực, chia sẻ dữ liệu, trò chuyện bằng giọng nói và nhiều hơn nữa. Nó chạy nhanh cho một thí nghiệm mà phi hành gia ESA Luca Parmitano sẽ thực hiện vào năm tới từ Trạm vũ trụ quốc tế. Field Book cho phép các nhà khoa học chuyên gia hướng dẫn các phi hành gia thu thập các mẫu tốt nhất.
Cho dù đó là công nghệ in 3D cấu trúc, in 3D y học sinh học hay tất cả các công nghệ khác cần được phát triển và hoàn thiện, thì rõ ràng ESA có con mắt của mình trên cơ sở Mặt trăng.
- Thông cáo báo chí ESA: Căn cứ mặt trăng tương lai
- Thông cáo báo chí ESA: Căn cứ Mặt trăng Pangea-X
- Thông cáo báo chí ESA: In 3D da, xương và các bộ phận cơ thể đang được nghiên cứu cho các phi hành gia trong tương lai
- Thông cáo báo chí ESA: Xây dựng cơ sở âm lịch với in 3D
