Astronauci na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) po raz pierwszy wydrukowali metalową część w technologii 3D. Jest to kamień milowy w historii kosmicznej inżynierii, umożliwiający produkcję niezbędnych narzędzi i części bezpośrednio na orbicie. Nowa drukarka 3D, stworzona przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) we współpracy z Airbusem, może odmienić sposób, w jaki misje kosmiczne są prowadzone.
Przełomowa technologia
Metalowa drukarka 3D, opracowana przez Airbusa na zlecenie ESA, została zainstalowana na ISS w styczniu 2023 roku. Po intensywnych testach i przygotowaniach, urządzenie przeszło swoją pierwszą próbę bojową, drukując w kosmicznej mikrograwitacji niewielką krzywą S w stali nierdzewnej. Ta krzywa, przypominająca kształtem literę “S”, stanowi test precyzji i dokładności, które są kluczowe dla przyszłych, bardziej złożonych projektów.
Jak to działa?
Technologia wykorzystuje drut ze stali nierdzewnej, który jest podawany do obszaru drukowania i topiony za pomocą lasera o dużej mocy. Ten laser, około milion razy mocniejszy niż standardowy wskaźnik laserowy, przetapia koniec drutu, który następnie osadza się w formie stopu, dodając materiał do budowanego obiektu. Proces jest nadzorowany przez CADMOS, francuskie centrum specjalizujące się w mikrograwitacji, które kontroluje drukowanie z Ziemi.
Bezpieczeństwo i operacyjność
Instalacja drukarki na ISS była nie lada wyzwaniem. Urządzenie ważące 180 kg zostało zamontowane przez astronautę ESA Andreasa Mogensena w module laboratoryjnym Columbus. Aby zapewnić bezpieczeństwo, drukarka pracuje w hermetycznie zamkniętej komorze, co zapobiega ucieczce ciepła i gazów, chroniąc załogę. Astronauci muszą jedynie kontrolować zawory azotowe i odpowietrzające, reszta procesu jest zautomatyzowana i nadzorowana zdalnie.
Wspólny wysiłek i długoterminowe cele
Drukarka jest efektem współpracy ESA, Airbusa i CADMOS. Zespół Airbusa z Francji, kierowany przez Sébastiena Giraulta, wyraził swoje zadowolenie z jakości pierwszego wydruku. Girault podkreślił, że osiągnięte rezultaty były zgodne z najwyższymi oczekiwaniami.
ESA planuje dalsze badania nad drukiem 3D w kosmosie. Cztery różne kształty zostaną wydrukowane na pełną skalę w ciągu najbliższych tygodni. Wydruki te zostaną później przetransportowane na Ziemię w celu analizy i porównania z próbkami wykonanymi na Ziemi. Badania te mają na celu zrozumienie wpływu długotrwałej mikrograwitacji na drukowanie metali.
Krok w stronę kosmicznej gospodarki cyrkularnej
Długoterminowym celem ESA jest stworzenie zrównoważonej gospodarki kosmicznej, w której materiały mogą być recyklingowane i ponownie wykorzystywane na orbicie. Drukowanie 3D na ISS może znacząco zmniejszyć zależność od dostaw z Ziemi, umożliwiając astronautom produkcję narzędzi i części na miejscu. Ostateczna wizja ESA obejmuje wykorzystanie starych części satelitarnych do produkcji nowych narzędzi czy konstrukcji w kosmosie.
ESA nie jest jedyną organizacją badającą możliwości druku 3D w przestrzeni kosmicznej. NASA również pracuje nad podobnymi technologiami, takimi jak system Electron Beam Freeform Fabrication (EBF3), który wykorzystuje pistolet z wiązką elektronów do produkcji metalowych konstrukcji.
Nowa era produkcji na orbicie
Zarówno polimerowe, jak i metalowe drukarki 3D na ISS, torują drogę do bardziej samowystarczalnych misji kosmicznych. Jak zauważył inżynier materiałów ESA Advenit Makaya, zrozumienie, jak mikrograwitacja wpływa na drukowanie materiałów metalowych, jest kluczowe dla przyszłego rozwoju tej technologii. Postępy w tej dziedzinie przybliżają nas do rzeczywistości, w której cyrkulacyjna gospodarka kosmiczna staje się realną możliwością.
Dzięki tym innowacjom astronauci mogą teraz produkować na orbicie to, czego potrzebują, co otwiera nowe możliwości dla długoterminowych misji kosmicznych i eksploracji kosmosu.
