כולנו יודעים שהגיע הזמן לבסיס ירח. אבל העלות של משלוח כל מה שצריך מכדור הארץ לבניית בסיס אינה מסכנת. באר כוח המשיכה של כדור הארץ עמוק וחזק מכדי להשיג את הכל שם עם רקטות. אז מה הפיתרון?
על פי נתוני ה- ESA, הפיתרון הוא Additive Manufacturing (AM) וניצול משאבים תוך כדי סיטואציה (ISRU).
ה- ESA מוביל פרויקט המציא דרכים בהן ניתן להשתמש AM, או הדפסת תלת מימד, כעת ובעתיד כדי להפוך את בסיס הירח ליותר בר-ביצוע. הפרויקט נקרא "להרות בסיס ירחי באמצעות טכנולוגיות הדפסת תלת מימד." זוהי רוח החלוץ הישנה של החיים מחוץ לארץ, אך מופעלת מחדש בטכנולוגיה מודרנית ומתקדמת. AM ו- ISRU יגבילו את התלות הלוגיסטית שלנו בכדור הארץ ויאפשרו הרבה ממה שצריך לבנות בסיס ירח מתוך משאבים זמינים על הירח; כלומר, אבק הירח עצמו.
"הדפסת תלת מימד מציעה אמצעי אפשרי להקל על התיישבות ירח עם לוגיסטיקה מופחתת מכדור הארץ." -סקוט הובלנד מצוות הטיס האנושי של ESA.
בסופו של דבר, על פי ה- ESA, ניתן להדפיס תלת ממד מגוון רחב של חומרים וציוד הנחוצים לבסיס ירח מתי והיכן שצריך. כל דבר, החל מחומרי בניין ועד פאנלים סולאריים, ציוד וכלים לבגדים, עשוי להיות מודפס בתלת ממד על הירח. יתכן שאפילו חומרים מזינים ורכיבי מזון ניתן לספק באמצעות הדפסת תלת מימד.
הדפסת תלת מימד לא רק מורידה את עלות בסיס ירח, היא הופכת את כל הארגון ליותר מגיב וניתן להתאמה אישית. לא רק שניתן להשתמש בריגולית הירח בכדי לייצר כמה שיותר מבנים ופריטים, ניתן להשתמש בהם כדי למחזר ולעשות שימוש חוזר בפריטים שהובאו מכדור הארץ.
פרויקט "להרות בסיס ירחי ..." רואה תוכנית תלת-פאזית לבסיס ירח הנשען מאוד על הדפסת תלת מימד:
- שלב ראשון: ניתן לשרוד. זה מטפל ביסודות הדרושים כדי לאפשר לצוות קטן לשרוד על הירח, כמו מגורים.
- שלב שני: בר קיימא. זה רואה את בסיס הירח מורחב לכלול יותר מגורי צוות, אזורי ייצור ומתקני מחקר.
- שלב שלישי: תפעולי. בשלב זה, בסיס הירח פעיל לחלוטין ונבנה למגורים לטווח הארוך.
"תהליכי ההדפסה שנבחרו יאפשרו למחזר חומרים זמינים למטרות שונות", מסבירה אנטונלה סגמבטי ממשרד OHB System AG, המנהלת את הפרויקט. "יתרון מרכזי נוסף בהדפסת תלת מימד - המכונה גם ייצור תוספים - הוא רוחב אפשרויות העיצוב שהיא מאפשרת. ניתן לעצב מחדש רכיבים, מוצרים ותהליך ההדפסה עצמו על סמך השימוש הסופי המיועד להם בבסיס הירח. ניתן לקבל החלטות כיצד לחבר חומרים זמינים לחומרה הטובה ביותר להדפסה בצורה הטובה ביותר. "
שורשיו של הפרויקט נמשכים עד שנת 2013, אז ארגון ESA שכר משרד אדריכלים כדי לתכנן מבנה שיכול לעמוד בסביבת הירח. הבועט היה שמא היה צריך להיות עשוי מאדמת ירח, או במקרה זה, מדמה אדמת ירח. משרד האדריכלים פוסטר ושותפים הקים אבן בניין מדגם של 1.5 טון. אבן הבניין הייתה מבנה תא חלול וסגור הדומה לעצמות ציפורים.
"כנוהג, אנו רגילים לתכנן אקלים אקזמי על פני כדור הארץ ולנצל את היתרונות הסביבתיים של שימוש בחומרים מקומיים ובת קיימא," העיר קסבייר דה Kestelier מקבוצת דוגמנות מומחה Foster + Partners. "מגורי הירח שלנו עוקבים אחר היגיון דומה."
חוקרים ב- ESA מבצעים ניסויים בסימולציה של ירח מדומה להדפסת תלת מימד פריטים קטנים כמו ברגים והילוכים, ואפילו מטבע. הרגולית אינה קשה מדי להדמיה והיא מכילה דברים כמו סיליקון, אלומיניום, סידן ותחמוצות ברזל. נוכחותם של אותם חומרים פירושה שניתן ליצור את הרגולית לצורות שמישות.
כמובן, זה לא פשוט כמו לשפוך לכלוך ירח במדפסת ואז יוצא חפצים נחוצים. ראשית, הרגולית הירח המדומה נטועה לגודל החלקיקים. ואז הוא מתערבב עם חומר מחייב המגיב לאור. החפץ מודפס מהתערובת שנוצרה, לאחר מכן נחשף לאור כדי להקשיח אותו ואז אופה לבסוף בתנור. על פי נתוני ה- ESA, המוצר המוגמר דומה לחתיכת קרמיקה של אבק ירח.
אחד השימושים הפוטנציאליים המעניינים ביותר בעתיד בהדפסת תלת מימד בחקירת חלל הוא בתחום הטיפול הרפואי, והוא מכונה 'הדפסת ביו'. אסטרונאוטים שהלכו לירח במשימות אפולו נעלמו כ 12- יום ולקחו איתם ערכת עזרה ראשונה קטנה. אולם לסוג השהות לטווח הארוך שהאסטרונאוטים בבסיס הירח יימשכו, סביר להניח שתידרש רמה גבוהה יותר של טיפול רפואי.
"אנו שואלים אילו אסטרונאוטים היו זקוקים לטווח הקצר, הבינוני והארוך, ואילו צעדים נדרשים בכדי להבטיח הדפסת ביו-תלת מימד לרמה בה זה יכול להועיל בחלל." - טומאסו ג'דיני, ראש אגף מבנים, מנגנונים וחומרים של ESA.
ה- ESA בודק הדפסת תלת מימד וכיצד הוא יכול לסייע במתן טיפול רפואי לאסטרונאוטים על הירח או במקומות אחרים. אסטרונאוטים העוזרים עמוק בחלל יכולים לקבל טיפולים רפואיים באמצעות עור מודפס בתלת מימד, עצם ויום אחד - איברים שלמים, על פי קבוצה מובילה של מומחי הדפסת ביו-תלת מימד שהתכנסו בבית מלאכה דו-יומי של ESA בנושא הדפסת 3D רפואי.
רעיון זה נסוב סביב רעיון 'דיו ביו'. הם מבוססים על תאים אנושיים, ועל החומרים המזינים והחומרים הדרושים לצמוח מחדש של רקמות גוף כמו עור, עצם וסחוס. בהמשך העתיד נמצא הרעיון של הדפסת איברים שלמים. זה די ספקולטיבי בשלב זה, אך ככל הנראה הדפסת תלת מימד רפואית תגיע לשם בשלב מסוים בעתיד.
"אנו שואלים אילו אסטרונאוטים היו זקוקים לטווח הקצר, הבינוני והארוך, ומה הצעדים הדרושים בכדי להדפיס ביו-תלת מימד תלת מימד עד לרמה בה זה יכול להועיל בחלל," אמר טמאסו ג'דיני, ראש מבני ESA, מנגנונים, וחטיבת חומרים. "אנו מגדירים מפת דרכים וציר זמן, במטרה שהקבוצה הזו תהפוך לקבוצת עבודה מדעית בעתיד, ותדחוף את ההתקדמות."
הדפסת ביו תלת מימדית מאפשרת לצוותים מבודדים בחלל להתכונן למספר גדול יותר של חירום ממה שאפשר עם הטכנולוגיה הנוכחית. בחלל, או בירח או בכוכב לכת אחר, החלל בתוך מגורי המגורים הוא בעל פרמיה. מרכז רפואי מלא במלאי הוא אסטרונאוטים מפוארים שלא יהיה סביר להניח. ESA משתמש בפגיעה בכוויות כדוגמה כדי להמחיש את היתרונות של הדפסת ביו תלת מימדית.
בדרך כלל מטפלים בפגיעות כוויות קשות באמצעות השתלות עור ממקומות אחרים בגוף המטופל. זה כרוך בפגיעה משנית באזור המושתל, רחוק מלהיות אידיאלי כאשר מחקרים מראים כי הסביבה מסלולית מקשה על ריפוי הפצעים. במקום זאת, ניתן היה לגדל עור חדש ולהדפיס ביולוגית מתאי המטופל עצמו, ולהשתיל אותו ישירות.
ההתלהבות הולכת וגוברת ב- ESA לבסיס ירח. זהו הצעד ההגיוני הבא ומשלים את שער החלל העמוק כנקודת מוצא להמשך חיפוש מערכת השמש. ישנן מגוון טכנולוגיות המציעות את כל המאמץ קדימה, אשר ייצור תוספות, או הדפסת תלת מימד, הוא רק אחד. אולם לעת עתה, הבדיקה של מרבית הטכנולוגיות הללו צריכה להיעשות כאן על פני כדור הארץ, בסביבות המדמות היבטים חשובים בסביבת הירח.
חלק מהטכנולוגיות הללו נבדקות בבסיס Pangea-X Moon של ה- ESA בלנזארוטה באיים הקנריים. לנזרוטה הוא התפאורה המושלמת לבחון כמה מההיבטים הגאולוגיים של משימה לירח, או למאדים. באופן ספציפי, היא תבדוק טכנולוגיות לנטילת דגימות סלע.
אפילו משהו שנראה פשוט כמו לקחת דגימות סלע מבולבל בגלל קשיים מרובים בסביבת חלל. בפרט עיכובים בתקשורת יכולים להפוך את הכל למאתגר יותר. ניסוי שנערך בשבוע שעבר בשם Analog-1 בדק היבטי מדע, פעולות ותקשורת של משימה גישוש. אסטרונאוט ESA, מתיאס מאורר, יהיה ממוקם בפנגאה-X ויטייס מרחוק עם רכב שטח שנמצא בהולנד. לשם כך הוא יעשה שימוש בטכנולוגיה הנקראת ספר שדה אלקטרוני.
ספר השדה האלקטרוני הוא כלי שמשלב מיקום בזמן אמת, שיתוף נתונים, צ'אט קולי ועוד ועוד. זו מסלול יבש לניסוי אותו אסטרונאוט ה- ESA לוקה פרמיטאנו יבצע בשנה הבאה מתחנת החלל הבינלאומית. ספר השדה מאפשר למדענים מומחים להדריך אסטרונאוטים לאיסוף הדגימות הטובות ביותר.
בין אם מדובר בהדפסת תלת מימד של מבנים, הדפסת תלת מימד ביו-רפואית, או כל הטכנולוגיות האחרות שצריך לפתח ולשלם, ברור כי ה- ESA עיניו בבסיס ירח.
- הודעה לעיתונות של ESA: בסיס ירח עתידי
- הודעה לעיתונות של ESA: בסיס Pangea-X Moon
- הודעה לעיתונות של ESA: הדפסת תלת מימד חלקי עור, עצם וגוף הנמצאים תחת מחקר עבור אסטרונאוטים עתידיים
- הודעה לעיתונות של ESA: בניית בסיס ירחי עם הדפסת תלת מימד
