Вже в найближчому майбутньому найбільші споруди будуть зводитися не на планеті, а в космосі. У цьому допоможе інженерам Archinaut — прототип унікального 3D-принтера, який може надрукувати структури будь-якого розміру прямо на орбіті Землі.
Уявіть собі картину: ракета стартує з космодрому, несучи на борту декілька десятків тонн вантажу. За кілька хвилин вона розганяється до 28 000 км/год, віддаляючись від Землі майже на 480 км. Що це за ракета?
Можливо, супутник зв’язку, космічний корабель NASA або якась військова установка? Насправді, ні. Це і не космічний корабель зовсім: на борту немає місця для екіпажу, зате весь корисний простір зайнято тоннами високоякісного пластику і компонентів для 3D-друку, які знадобляться для 3D-принтера, що вже чекає на орбіті. Ця футуристична установка потім використовує матеріали для створення супутника площею в кілька кілометрів.
Зараз супутник таких розмірів здається фантастикою, але це саме та мета, яку поставила перед собою космічна індустрія. В майбутньому гігантські телескопи, супутники зв’язку, сонячні батареї і величезні космічні станції заповнять навколоземний простір, і багато з них будуть у багато разів перевершувати те, що було зведено на поверхні.
Космічний конструктор
Компанія Made In Space, штаб-квартира якої розташована в Маунтін-В’ю, Каліфорнія, працює над реалізацією цієї мрії. Протягом останніх декількох років вони розробляли виробниче обладнання, один з трьох 3D-принтерів, призначених для космосу. У той час як їхні колеги з AMF зручно розташувалися на борту Міжнародної космічної станції, компанія Made In Space планує запустити новий принтер, який буде працювати виключно в вакуумі.
Запуск прототипу, що отримав назву Archinaut, планується в кінці цього року. В майбутньому подібні машини зможуть друкувати на орбіті конструкції будь-якого розміру. «Ми можемо виготовити структуру, яка на Землі була б неможлива, бо не витримала б власної ваги», – пояснює генеральний директор Made In Space Ендрю Раш (Andrew Rush). Єдине практичне застосування подібної системи знайдеться там, де немає сили тяжіння.
Перший прототип Archinaut є в основному просто доказом концепції і найближчим часом не буде використаний для друку супутників. Раш каже, що для початку вони хочуть випробувати технологію на Землі, і лише тоді, коли вона буде випробувана на практиці, а всі недоліки будуть усунені, її можна буде перенести в космос.
Рудраранаян Мукерджі (Rudranarayan Mukherjee), фахівець з робототехніки з Лабораторії реактивного руху NASA, вважає, що для початку доведеться подолати ряд складних технічних проблем.
Крім того, потрібно не тільки навчити роботів ефективно працювати при мінімальному контролі з боку людини, але і повністю переробити структуру космічних споруд.
Стандартизовані інтерфейси, формат конструкції, термічна стійкість компонентів та інші фактори відіграють важливу роль при зведенні великих споруд у космосі. Їх частини повинні підходити один до одного універсально, як деталі LEGO, що дозволить швидко і дешево створювати різні комбінації модулів, адаптуючи їх до умов зовнішнього середовища.
Космічні телескопи майбутнього
Те, до чого Раш прагне в довгостроковій перспективі, — це розробка платформи, на базі якої можна буде створювати по-справжньому величезні і складні космічні телескопи.
Нік Зіглер (Nick Siegler), головний технолог JPL, згоден з тим, що для побудови таких телескопів космічне середовище стане оптимальним вибором.
Його логіка проста: в якийсь момент розмір телескопа буде перевищувати розмір обтічника ракети, а сама конструкція стане занадто важкою, і у інженерів не залишиться іншого вибору, як збирати її на орбіті. “Складання великих телескопів у космосі — це не питання “якщо”, це питання “коли”, воно неминуче”, – пояснює Нік.
Для порівняння: ракети з часом стають все більшими, а з ними зростають і розміри їх обтічників, що демонструє Falcon Heavy або майбутній проект SpaceX BFR. Чим більший обтічник — тим великі телескопи можна запускати з Землі, не вдаючись до складання у космосі.
Розмір обтічника Falcon Heavy досяг 5 метрів, завдяки чому розгортка майбутніх телескопів може бути збільшена до 9 метрів — це значна цифра. NASA теж планує до 2020 року запустити в космос ракету з великим, 12-метровим обтічником, що збільшить обмеження розгортки телескопа до 15 метрів. Нинішній же рекорд становить всього 5 метрів.
Але настане час, коли обтічники ракет вже не зможуть забезпечити умови для перевезення телескопів. Зіглер пояснює, що практичніше і дешевше, не чекати цього порогу, а заздалегідь, почати розробку систем, монтаж яких здійснюватиметься на орбіті. Чим раніше це станеться, тим досконалішою буде система і тим менше проблем буде у інженерів. З достатньою кількістю ресурсів і фінансування навіть 100-метрові телескопи дуже швидко перестануть бути фантастикою.
https://youtu.be/wvwXgZhrr-s
Подальші перспективи
Можливості для складання та виробництва в космосі практично необмежені. Але технологія все ще перебуває в зародковому стані, причому перший прототип ще навіть не вийшов в космос. Але ми вже знаємо, який вплив це матиме на промисловість, тому що подібні проекти були і раніше. Перший великий проект такого роду розпочався двадцять років тому з будівництва Міжнародної космічної станції. МКС — це найбільша структура, коли-небудь створена в космосі, і це стало можливим навіть без використання фантастичних роботів або 3D-принтерів.