NASA финансирует новые технологии для создания объектов прямо в открытом космосе, от деталей космических кораблей, напечатанных на 3D-принтере, до сред обитания, выращенных с помощью грибов.
Немногим более десяти лет назад NASA подсчитало, что запуск одного фунта (0,45 кг – прим. ред.) полезной нагрузки в космос стоит около 10 000 долларов. Сегодня эта цена значительно упала, во многом благодаря компании SpaceX Илона Маска, а также взрывному росту других космических предприятий, тоже ориентированных на концепцию повторного использования некоторых из компонентов ракет.
SpaceX, например, недавно объявила, что один из её многоразовых носителей — Falcon 9, промаркированный как B1051 — официально совершил больше пусков чем любые многоразовые космические корабли, за исключением четыре космических шаттлов NASA. А с новыми, более крупными ракетами, такими как перспективный космический корабль Starship, стоимость полёта в космос в ближайшие годы может упасть гораздо ниже.
Но даже при столь существенном падении цены за вывод в космос полезной нагрузки, нам пока что не обойти основные физические законы: запуск больших объектов на орбиту невозможен без огромного количества топлива и гигантских ракет. Поэтому, несмотря на то, что в ближайшем будущем стоимость выведения груза на околоземную орбиту снизится до более приемлемого уровня, полномасштабное развёртывание человеческой деятельности с дальнейшей колонизацией Луны и Марса потребует множество десятков, если не сотен, полётов для переправки всего груза, необходимого для поддержания жизни и комфорта людей.
На данный момент подход человечества к космическим путешествиям XXI века немного напоминает черепаху, постоянно таскающую свой дом на спине. Таким образом, гораздо логичнее использовать то, что уже доступно в космосе для строительства наших будущих колоний, нежели привозить эти материалы с Земли.
И, действительно, несколько частных компаний и научных коллективов уже сейчас воплощают самые перспективные футуристические идеи, к примеру, роботов, способных производить детали космических аппаратов прямо на орбите, космические 3D-принтеры и даже полноценные среды обитания, выращенные с помощью грибов.
Роботы, создающие роботов непосредственно в космосе
Осенью прошлого года правительство США объявило об инициативе по стимулированию разработки новых технологий для обслуживания спутников и создания космических кораблей на орбите. Эта инициатива, названная On-Orbit Servicing, Assembly and Manufacturing National Initiative или OSAM, поможет правительственным учреждениям, учёным и частным компаниям добиться существенного прогресса в области строительства и ремонта аппаратов и оборудования непосредственно в космическом пространстве.
С этой целью NASA в партнерстве с компанией Made in Space проектирует космический корабль OSAM-2, ранее известный как Archinaut. Когда он будет запущен (не ранее 2022-го года), этот демонстратор орбитальных технологий напечатает с помощью 3D-принтера два специальных каркаса длиной около десяти метров с обеих сторон от своего корпуса. Затем OSAM-2 развернёт имитацию солнечных парусов, будущей технологии, которая будет генерировать в пять раз больше энергии, чем традиционные солнечные панели. Если эксперимент окажется успешным, эта крошечная космическая фабрика с одним 3D-принтером покажет, что можно сократить расходы и серьёзно снизить риски доставки готовых грузов в космос.
NASA вместе с Made in Space предполагают, что технология в конечном итоге будет использоваться для огромного перечня задач, от создания орбитальных телескопов в космосе до строительства на месте будущих колоний самых различных сооружений, таких как электрические сети, радарные установки и склады топлива. И такого рода возможности очень пригодятся для миссий NASA Артемида, в рамках которых космическое агентство доставит человека на Луну и, тем самым, начнёт эпоху покорения внеземного пространства. Для этого потребуются новые инструменты и технологии, которые позволят нам построить инфраструктуру на поверхности Луны, без необходимости доставки бесчисленного количества материалов с Земли.
«Рефабриктор»: 3D-принтер и утилизатор в одном лице
Использование аддитивных технологий в космосе — идея не новая. Например, на Международной космической станции (МКС) аппарат для 3D-печати имеется с 2014-го года. А поскольку Amazon Prime не осуществляет доставку на орбиту (на данный момент), 3D-принтеры являются важным подспорьем для астронавтов, которые их могут использовать для создания специальных инструментов или особых деталей, когда в них возникает нужда.
Тем не менее, обычным 3D-принтерам необходимо для печати сырьё, что является проблемой для дальнекосмических колоний, которым нужно будет использовать только те ресурсы, которые у них есть под рукой. Как же решить эту проблему? NASA разрабатывает проект, где используется другой подход: перепрофилирование материалов, которые астронавты привозят с Земли.
«Рефабрикатор» на МКС может фактически утилизировать инструменты и детали, которые уже напечатаны, перепечатывая их в совершенно новые изделия. Он также может использовать в качестве материала для печати пенопласт и пластик, используемые для упаковки космических грузов. Эта возможность выгодно отличает «рефабрикатор» от самых разнообразных бытовых 3D-принтеров, неспособных повторно работать с пластиком, без существенной его переработки. Устройство было разработано для NASA компанией Tethers Unlimited. По своим размерам оно сравнимо с небольшим холодильником.
Космические колонии, построенные из грибов
Линн Ротшильд — биолог-эволюционист, изучающая возможное развитие жизни на других планетах, а такжеы использования земной биологии для улучшения наших способностей в перспективе обустраивать другие миры. А в последние годы она работает над смелым концептом, способным произвести революцию в постройке будущих внеземных поселений человечества.
Ротшильд изучает возможность выращивания сред обитания с помощью грибов вместо того, чтобы для строительства баз на Луне и Марсе отправлять сырьё с Земли. В Исследовательском центре Эймса NASA Ротшильд и группа учёных провели несколько лет экспериментируя над тем, чтобы вырастить мицелий — подземное вегетативное тело грибов — в контролируемой среде с использованием множества различных материалов.
Идея состоит в том, чтобы астронавты привозили с собой на Луну или Марс легкую компактную структуру, заполненную «спящими» грибами. По прибытии на место, они просто будут добавлять воду и наблюдать как растёт среда обитания, что сравнимо с «развёртыванием» сильно скрученного матраса после снятия с него упаковки.
NASA недавно дало проекту ещё один шанс, объявив о дополнительном раунде финансирования в апреле. Эта очередная финансовая поддержка, предоставленная Институтом перспективных концепций NASA, позволит команде экспериментировать с выращиванием грибов в различных средах, включая бумажные и пластиковые отходы. Также планируется тестирование их потенциала в качестве строительного материала в вакуумной камере NASA, которая может имитировать условия Луны и Марса.
И если проект окажется успешным, он может даже привести к созданию революционных строительных технологий, которые мы сможем применять прямо здесь, на Земле.
Статья написана Эриком Бецем 12 мая 2021 года и опубликована на сайте astronomy.com. Источник.