Như tôi đã đề cập trong một số tập phim bây giờ, nhân loại đang ở giai đoạn chuyển tiếp, thời điểm có ý nghĩa để phóng vật chất lên và ra khỏi lực hấp dẫn của Trái đất vào quỹ đạo, và hơn thế nữa. Nhưng nó thực sự đắt đỏ, có giá lên tới 10.000 USD mỗi pound bạn muốn trên quỹ đạo và 10 lần nếu bạn muốn nó trên Mặt trăng.
Nhưng trong những thập kỷ tới, ngày càng nhiều cơ sở hạ tầng dựa trên không gian của chúng ta sẽ được xây dựng trong không gian, được sản xuất từ các vật liệu được khai thác trong không gian.
Điều duy nhất mà thực sự cần thiết để rời khỏi trọng lực bám chặt Trái đất sẽ là chúng ta, con người, khách du lịch, muốn đến thăm tất cả các cơ sở hạ tầng không gian đó.
Tất nhiên, để đạt được tương lai không gian đó, các kỹ sư và nhà hoạch định sứ mệnh sẽ cần thiết kế và xây dựng công nghệ để thực hiện điều này.
Điều đó có nghĩa là thử nghiệm các nguyên mẫu, công nghệ và phương pháp mới để khai thác và sản xuất dựa trên không gian.
Đây là một ví dụ về loại vệ tinh viễn thông mà Lốc thường xuyên phóng lên vũ trụ. Kích thước và hình dạng của các tấm pin mặt trời của nó phụ thuộc vào thực tế mà trọng lực Trái đất hấp dẫn. Bất kỳ tàu vũ trụ nào được chế tạo đều cần có khả năng xử lý toàn bộ trọng lực ở đây trên Trái đất, trong suốt giai đoạn thử nghiệm.
Sau đó, nó cần phải có khả năng xử lý sự tăng tốc tàn bạo, rung lắc và các lực lượng phóng khác. Một khi nó đạt đến quỹ đạo, nó cần phải mở các tấm pin mặt trời thành một cấu hình có thể tạo ra năng lượng cho tàu vũ trụ.
Như mọi khi, tôi chỉ cần nói những từ, Kính viễn vọng Không gian James Webb, để đưa bạn vào trạng thái hoảng loạn và sợ hãi, tưởng tượng sự phức tạp và độ chính xác của origami cần xảy ra cách Trái đất hơn một triệu km, ở một nơi có thể xảy ra cách Trái đất hơn một triệu km, ở một nơi có thể Sẽ được phục vụ.
Bây giờ, hãy xem bức tranh minh họa của nghệ sĩ này về một vệ tinh có các tấm pin mặt trời được chế tạo hoàn toàn trên quỹ đạo, không bao giờ gặp phải sự khắc nghiệt của trọng lực Trái đất. Họ hài hước, lớn vui nhộn. Và khi nó bật ra, hiệu quả và chi phí hiệu quả.
Hãy tưởng tượng Trạm vũ trụ quốc tế với các tấm pin mặt trời dài hơn ba lần, nhưng vẫn hoàn toàn mạnh mẽ và ổn định trong môi trường vi trọng lực của quỹ đạo Trái đất thấp.
Đây là công nghệ mà Made in Space Wild Archinaut One sẽ thử nghiệm vào đầu năm 2022, đưa chúng ta đến một bước gần hơn với sản xuất dựa trên không gian mà tôi tiếp tục phát triển.
Vào tháng 7 năm 2019, NASA tuyên bố đã trao 73,7 triệu đô la cho Made In Space, một công ty sản xuất 3D có trụ sở tại Mountain View, California.
Hợp đồng này sẽ giúp tài trợ cho việc xây dựng và ra mắt tàu vũ trụ của công ty cha đẻ Archinaut One, sau đó sẽ trình diễn việc sản xuất và lắp ráp các thành phần tàu vũ trụ trong không gian.
Họ sẽ chế tạo một con tàu vũ trụ mà lắp ráp hệ thống năng lượng của riêng mình. Trong không gian.
Nếu mọi việc suôn sẻ, Archinaut One sẽ lên vũ trụ trên một tên lửa Rocket Lab Electron từ New Zealand vào đầu năm 2022.
Khi nó đạt đến quỹ đạo, tàu vũ trụ sẽ xây dựng hai mảng năng lượng mặt trời dài mười mét, đủ để cung cấp năng lượng cho một vệ tinh 200 kg tiêu chuẩn công nghiệp. Các loại vệ tinh phục vụ như một trọng tải thứ cấp trên các lần phóng lớn hơn. Nói chung, họ không đủ sức mạnh, chỉ với vài trăm watt điện có sẵn cho họ.
Archinaut One sẽ in 3D các chùm hỗ trợ, và sau đó tháo các tấm pin mặt trời ở hai bên của tàu vũ trụ.
Bằng cách sản xuất toàn bộ mảng trong không gian, vệ tinh nhỏ hơn sẽ có khả năng năng lượng của tàu vũ trụ lớn hơn nhiều - gấp 5 lần năng lượng - có thể cung cấp năng lượng cho nhiều dụng cụ khoa học, dụng cụ truyền thông, v.v.
Điều này có ý nghĩa ở đây trên quỹ đạo Trái đất, nhưng nó càng có ý nghĩa sâu hơn vào Hệ Mặt trời, nơi lượng năng lượng mặt trời có sẵn cho một tàu vũ trụ giảm đi.
Tàu vũ trụ NASA Jun Juno hiện đang ghé thăm Sao Mộc, tàu vũ trụ nặng 4 tấn có ba mảng năng lượng mặt trời dài 9 mét chứa 18.698 pin mặt trời. Tại Trái đất, chúng có khả năng tạo ra 14 kilowatt điện. Nhưng ngoài quỹ đạo của Sao Mộc, pin mặt trời chỉ nhận được 1/25 lượng ánh sáng mặt trời để hoạt động.
NASA đã và đang đầu tư vào một số công nghệ mà họ gọi là điểm tới hạn. Đây là những công nghệ quá rủi ro hoặc phức tạp để các công ty hàng không vũ trụ phát triển có lợi nhuận. Nhưng nếu NASA có thể giảm thiểu rủi ro, họ có thể có lợi cho việc thăm dò không gian thương mại.
Đây là liên hệ thứ hai được trao cho Made in Space cho chương trình Archinaut. Hợp đồng đầu tiên, được trao lại vào năm 2016, là cho một thử nghiệm trên mặt đất của Archinaut.
Nó được đưa vào môi trường thử nghiệm chân không nhiệt Northrop Grumman, có thể bắt chước các cực trị nhiệt độ và áp suất thấp của không gian gần chân không.
Bên trong buồng, Archinaut có thể sản xuất và lắp ráp các cấu trúc khác nhau. Nó đã chứng minh rằng nó có thể lắp ráp các thành phần được chế tạo sẵn như các nút và vì kèo hoàn toàn tự động, cũng như các hoạt động sửa chữa khác nhau.
Với thử nghiệm này, cách tiếp theo sẽ là thử nghiệm công nghệ trong không gian, với sự ra mắt của Archinaut One lý tưởng vào năm 2022.
Ngoài chương trình Archinaut, NASA đã làm việc với Made in Space trong vài năm nay.
Nổi tiếng nhất trong quan hệ đối tác này là Cơ sở Sản xuất Phụ gia (hoặc AMF), hiện đang ở trên Trạm Vũ trụ Quốc tế, đã đến vào tháng 3 năm 2016, cung cấp một bản nâng cấp cho máy in trước đó.
Trong vài năm qua, máy in này đã chế tạo hàng chục vật thể trong môi trường vi trọng lực của quỹ đạo bằng polyetylen. Nhưng AMF có thể in bằng các vật liệu khác nhau như kim loại và vật liệu tổng hợp.
Sự hợp tác với Made in Space cho phép NASA chế tạo các bộ phận thay thế và sửa chữa các mảnh vỡ của trạm theo quỹ đạo. Nhưng nó cũng cho phép Made in Space thử nghiệm các kế hoạch đầy tham vọng hơn của họ cho sản xuất dựa trên không gian đầy đủ.
Năm 2018, NASA đã trao cho họ giải thưởng Nghiên cứu đổi mới doanh nghiệp nhỏ giai đoạn 2 cho hệ thống sản xuất Vulcan của họ. Đây là một hệ thống sản xuất dựa trên không gian, có thể hoạt động với 30 vật liệu nguyên liệu khác nhau, như vật liệu tổng hợp nhôm, titan hoặc nhựa để in các vật phẩm 3D.
Vulcan cũng sẽ có thể trừ vật liệu, gia công các bộ phận xuống hình dạng cuối cùng của chúng. Và tất cả đều được thực hiện một cách robot. Mục tiêu là xây dựng các thành phần polymer và kim loại có độ bền cao, độ chính xác cao trên quỹ đạo với cùng mức chất lượng như những thứ bạn có thể mua ở đây trên Trái đất.
Made in Space cũng đang thử nghiệm công nghệ sản xuất sợi quang trong không gian. Những sợi này truyền một lượng dữ liệu khổng lồ, nhưng tín hiệu cần được tăng lên trên khoảng cách truyền dài hơn. Có một loại tinh thể đặc biệt gọi là ZBLAN, có thể mất một phần mười hoặc thậm chí một phần trăm tín hiệu của các sợi truyền thống, nhưng nó khó sản xuất trong trọng lực Trái đất.
Một thí nghiệm gần đây được gửi tới Trạm vũ trụ quốc tế sẽ sản xuất các sợi ZBLAN này trong không gian, hy vọng sẽ tạo ra tới 50 km mỗi lần. Khi chi phí phóng giảm, thậm chí có thể có ý nghĩa kinh tế khi sản xuất cáp quang trong không gian và sau đó đưa chúng trở lại Trái đất.
Nhưng nó cũng có ý nghĩa rất lớn để giữ chúng trong không gian, để tạo ra phần cứng vệ tinh tinh vi hơn mà không bao giờ biết đến trọng lực Trái đất.
Made in Space cũng đang nghiên cứu công nghệ sẽ tái chế polyetylen thành các vật phẩm in 3D mới. Khi nó rất tốn kém để bay hàng hóa lên quỹ đạo, nó sẽ tái chế những gì bạn đã gửi lên vũ trụ và cứu nó khỏi bị đổ xuống biển để đốt cháy trên quỹ đạo.
Đây chỉ là những phần của một chiến lược công nghệ lớn hơn nhiều mà Made in Space đang hướng tới - mục tiêu của một hệ thống sản xuất và lắp ráp hoàn toàn dựa trên không gian.
Trong tương lai, các vệ tinh, kính viễn vọng và phần cứng dựa trên không gian khác sẽ được thiết kế ở đây trên Trái đất. Sau đó, các nguyên liệu thô sẽ được đưa lên vũ trụ với hệ thống sản xuất Archinaut.
Archinaut sẽ sản xuất tất cả các bộ phận cấu thành bằng máy in 3D của mình và sau đó chúng sẽ được lắp ráp trong không gian.
Made in Space có hai hương vị Archinaut mà họ đề xuất ngay bây giờ. Hệ thống DILO trông giống như một ống đựng hình bát giác được bao quanh bởi các tấm pin mặt trời với một cánh tay robot thò ra khỏi đỉnh.
Bên trong hộp là tất cả các nguyên liệu thô cho ăng ten truyền thông dựa trên không gian. Cánh tay có tấm phản xạ gấp và sau đó lắp ráp chúng. Nó sử dụng in 3D để gắn các tấm, và sau đó chúng được mở ra thành một món ăn truyền thông.
Tàu vũ trụ sau đó sử dụng máy in 3D để sản xuất và tạo ra sự bùng nổ truyền thông từ trung tâm của nó.
Phiên bản cao cấp hơn được gọi là ULISSES. Nó có một phiên bản Archinaut với ba cánh tay robot bao quanh một máy in 3D. Tàu vũ trụ sản xuất các vì kèo và nút khác nhau và sau đó sử dụng cánh tay của nó để lắp ráp chúng thành các cấu trúc lớn hơn và lớn hơn. Với công nghệ này, họ thực sự chỉ bị giới hạn bởi số lượng nguyên liệu thô mà tàu vũ trụ phải làm việc.
Nó có thể chế tạo các kính viễn vọng không gian rộng hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm mét.
Các mảnh ghép lại với nhau để sản xuất và lắp ráp dựa trên không gian thực sự. Đầu năm 2022, chúng ta sẽ thấy một tàu vũ trụ lắp ráp các tấm pin mặt trời của riêng mình trong không gian, tạo ra một cấu trúc không bao giờ cần phải trải nghiệm lực hấp dẫn của Trái đất.
Và trong những năm tới, chúng ta sẽ thấy tàu vũ trụ lớn hơn và lớn hơn được chế tạo gần như hoàn toàn trên quỹ đạo. Và cuối cùng, tôi hy vọng, chúng sẽ được tạo ra từ nguyên liệu được thu hoạch từ Hệ mặt trời.
Một ngày nào đó, chúng tôi sẽ thấy sự ra mắt của tên lửa chở hàng cuối cùng. Lần cuối cùng chúng tôi bận tâm mang bất cứ thứ gì ra khỏi Trái đất trọng lực lớn và ra ngoài vũ trụ. Từ đó trở đi, nó chỉ là khách du lịch.
