Перший 3D-друк металевої деталі в космосі: нова ера автономного виробництва на МК

Науковці Європейського космічного агентства (ESA) здійснили значущий прорив у космічній технології, надрукувавши першу металеву деталь на 3D-принтері в умовах мікрогравітації на Міжнародній космічній станції (МКС). Це досягнення має далекосяжні наслідки для майбутніх місій на Місяць, Марс та інші об'єкти Сонячної системи, де автономне виробництво стане критичним.

3D-друк вже кілька років використовується на Землі, і його застосування в різних сферах постійно зростає. Проте друк у космосі стикається з численними унікальними викликами. На Землі гравітація допомагає формувати та стабілізувати матеріали під час друку, що особливо важливо для друку металевих деталей, де використовується розплавлений метал. В умовах невагомості поведінка розплавленого металу може бути непередбачуваною. Він може рухатися хаотично, що ускладнює контроль за формуванням виробу.

Щоб подолати ці труднощі, команда ESA провела численні експерименти на МКС. Їхній металевий 3D-принтер використовує нержавіючий сталевий дріт, який плавиться потужним лазером при температурі 1200°C. Лазер формує розплавлену нитку металу, яка наноситься шарами для створення об'єктів. Кожен шар наноситься з точністю, що забезпечує бажану форму.

У серпні 2024 року команда ESA вперше успішно надрукувала металеву деталь в умовах космосу. Ця подія стала історичним кроком у напрямку досягнення незалежності від земних поставок під час космічних місій. Астронавти налаштували принтер під особливості роботи в мікрогравітації, що дозволило створити якісну металеву деталь. Протягом кількох місяців команда планує надрукувати ще дві деталі, які будуть доставлені на Землю для детального аналізу якості.

Важливість цієї технології важко переоцінити. Для майбутніх місій на Місяць та Марс, що передбачають тривале перебування астронавтів поза Землею, можливість самостійно створювати необхідні деталі та інструменти є ключовим фактором для успішного виконання завдань. Зазвичай запасні частини, інструменти та обладнання доставляються з Землі, але транспортування кожної додаткової деталі значно ускладнює та здорожує місії. Тому 3D-друк дозволить астронавтам бути автономнішими, зменшуючи залежність від земних поставок.

"Ці досягнення відзначають важливий етап у розвитку можливостей виробництва на орбіті. Надрукувавши першу металеву деталь в космосі, ми зробили великий крок до забезпечення тривалих космічних місій," — зазначив Даніель Нойншвандер, директор з пілотованих і роботизованих досліджень ESA.

Окрім поліпшення можливостей для місій на Місяць і Марс, 3D-друк металевих деталей відкриває нові горизонти для досліджень глибокого космосу. Ця технологія дозволяє астронавтам не тільки ремонтувати обладнання, але й створювати нові компоненти для будівництва космічних станцій, баз або інших конструкцій без необхідності транспортувати величезну кількість матеріалів.

З часом такі методи можуть використовуватися для створення більш складних структур, таких як житлові модулі або навіть будівельні матеріали для освоєння поверхні інших планет. Технологія дозволить також оптимізувати використання ресурсів, наприклад, шляхом переробки наявних матеріалів або навіть видобутку ресурсів з поверхні планет чи астероїдів.

Хоча ця подія має значний вплив на космічну галузь, не варто забувати про її потенційний вплив на Землі. Технологія 3D-друку металевих деталей вже використовувалася в різних сферах, таких як медицина, автомобільна промисловість, будівництво та навіть мистецтво. Наприклад, у медицині ця технологія вже застосовується для створення штучних суглобів та інших імплантатів з високою точністю.

У космосі, де ресурси обмежені, можливість створювати інструменти та запчастини на місці є надзвичайно важливою. У майбутньому технологія може бути розширена для виробництва більш складних об'єктів, таких як тканини або навіть органи для підтримки життя в тривалих космічних місіях. Хоча це поки що далеке майбутнє, розвиток цієї технології відкриває великі перспективи.

Ця інновація вказує на початок нової ери в космічному виробництві, де 3D-друк стане невід'ємною частиною тривалих досліджень та експедицій. Можливість друкувати металеві деталі в космосі знижує витрати на транспортування і відкриває шлях до ще більш автономних і складних місій.

Уявіть собі майбутнє, де астронавти зможуть будувати бази на Марсі, використовуючи матеріали, надруковані прямо на місці. Це дозволить значно скоротити залежність від Землі і забезпечити тривале перебування людей у космосі.

Цей історичний момент — перший крок до створення нової інфраструктури космічного виробництва, яка забезпечить не лише короткострокові місії, але й тривалі подорожі у глибокий космос.