Como he mencionado en varios episodios ahora, la humanidad se encuentra en un período de transición, un momento en el que tiene sentido lanzar material hacia la órbita de la gravedad de la Tierra y más allá. Pero es realmente costoso, cuesta hasta $ 10,000 por libra que desea en órbita, y 10 veces si lo desea en la Luna.
Pero en las próximas décadas, se construirá más y más de nuestra infraestructura espacial. en el espacio, fabricado con materiales extraídos en el espacio.
Lo único que realmente necesitará para dejar bien la pegajosa gravedad de la Tierra seremos nosotros, los humanos, los turistas, que quieran visitar toda esa infraestructura espacial.
Por supuesto, para lograr ese futuro espacial, los ingenieros y los planificadores de misiones deberán diseñar y construir la tecnología que lo hará posible.
Eso significa probar nuevos prototipos, tecnologías y metodologías para la minería y la fabricación espacial.
Este es un ejemplo del tipo de satélite de telecomunicaciones que se lanza regularmente al espacio. El tamaño y la forma de sus paneles solares dependen de la realidad de que la gravedad de la Tierra ... apesta. Cualquier nave espacial construida debe ser capaz de manejar la gravedad completa aquí en la Tierra, durante la fase de prueba.
Entonces necesita poder manejar la brutal aceleración, los temblores y otras fuerzas de lanzamiento. Una vez que alcanza la órbita, necesita desplegar sus paneles solares en una configuración que pueda generar energía para la nave espacial.
Como siempre, solo necesito decir las palabras, James Webb Space Telescope, para ponerlo en un estado de pánico y temor, imaginando la complejidad y la precisión del origami que debe suceder a más de un millón de kilómetros de la Tierra, en un lugar que pueda Ser atendido.
Ahora, eche un vistazo a la ilustración de este artista de un satélite cuyos paneles solares fueron construidos completamente en órbita, sin experimentar nunca los rigores de la gravedad terrestre. Son cómicamente, hilarantemente grandes. Y resulta que es eficiente y rentable.
Imagine la Estación Espacial Internacional con paneles solares que eran tres veces más largos, pero aún perfectamente fuertes y estables en el entorno de microgravedad de la órbita terrestre baja.
Esta es la tecnología que Archinaut One de Made in Space probará a partir de 2022, acercándonos un paso más a esa fabricación basada en el espacio por la que sigo trabajando.
En julio de 2019, la NASA anunció que había otorgado $ 73.7 millones de dólares a Made In Space, una empresa de fabricación 3D con sede en Mountain View, California.
Este contrato ayudará a financiar la construcción y el lanzamiento de la nave espacial Archinaut One de la compañía, que luego demostrará la fabricación y el ensamblaje de los componentes de la nave espacial en el espacio.
Van a construir una nave espacial que ensamblará su propio sistema de energía. En el espacio.
Si todo va bien, Archinaut One se dirigirá al espacio a bordo de un cohete Rocket Lab Electron desde Nueva Zelanda a partir de 2022.
Una vez que llegue a la órbita, la nave espacial construirá dos paneles solares de diez metros, suficientes para alimentar un satélite estándar de la industria de 200 kg. El tipo de satélite que sirve como carga secundaria en lanzamientos más grandes. En general, tienen poca potencia, con solo unos pocos cientos de vatios de potencia disponibles.
Archinaut One imprimirá en 3D las vigas de soporte y luego desplegará los paneles solares a cada lado de la nave espacial.
Al fabricar toda la matriz en el espacio, el satélite más pequeño tendrá las capacidades de potencia de una nave espacial mucho más grande, 5 veces la potencia, capaz de alimentar más instrumentos científicos, instrumentos de comunicación, etc.
Esto tiene sentido aquí en la órbita de la Tierra, pero tiene aún más sentido en el Sistema Solar, donde la cantidad de energía solar disponible para una nave espacial se reduce.
La nave espacial Juno de la NASA está visitando Júpiter, la nave espacial de 4 toneladas tiene tres paneles solares de 9 metros que contienen 18,698 células solares. Aquí en la Tierra, son capaces de generar 14 kilovatios de electricidad. Pero en la órbita de Júpiter, las células solares obtienen solo 1/25 de la cantidad de luz solar para trabajar.
La NASA ha estado invirtiendo en varias tecnologías que llama "puntos de inflexión". Estas son tecnologías demasiado arriesgadas o complicadas para que las empresas aeroespaciales puedan desarrollarlas de manera rentable. Pero si la NASA puede reducir los riesgos, podrían beneficiar la exploración espacial comercial.
Este fue el segundo contacto otorgado a Made in Space para el programa Archinaut. El primer contrato, otorgado en 2016, fue para una prueba en tierra de Archinaut.
Se colocó en el entorno de prueba de vacío térmico de Northrop Grumman, que puede imitar las temperaturas extremas y la baja presión del casi vacío del espacio.
Dentro de la cámara, Archinaut pudo fabricar y ensamblar varias estructuras. Demostró que podía ensamblar componentes prefabricados como nodos y armaduras de forma completamente autónoma, así como varias operaciones de reparación.
Con esta prueba fuera del camino, la próxima etapa será probar la tecnología en el espacio, con el lanzamiento de Archinaut One idealmente para 2022.
Además del programa Archinaut, la NASA ha estado trabajando con Made in Space durante varios años.
La más famosa de esta asociación es la Instalación de fabricación aditiva (AMF), actualmente a bordo de la Estación Espacial Internacional, que llegó en marzo de 2016, proporcionando una actualización de la impresora anterior de la estación.
En los últimos años, esta impresora ha creado docenas de objetos en el entorno de microgravedad de órbita con polietileno. Pero la AMF puede imprimir con diferentes materiales, como metales y materiales compuestos.
La asociación con Made in Space permite a la NASA fabricar piezas de repuesto y reparar piezas rotas de la estación en órbita. Pero también le permite a Made in Space probar sus planes más ambiciosos para la fabricación basada en el espacio completo.
En 2018, la NASA les otorgó un premio de Investigación de Innovación de Fase 2 para Pequeñas Empresas por su sistema de fabricación Vulcan. Este es un sistema de fabricación basado en el espacio que puede trabajar con 30 materiales de alimentación diferentes, como aluminio, titanio o compuestos de plástico para imprimir artículos en 3D.
Vulcan también podrá restar material, mecanizando piezas hasta sus formas finales. Y todo se hará robóticamente. El objetivo es construir componentes metálicos y polímeros de alta resistencia y alta precisión en órbita con el mismo nivel de calidad que las cosas que puedes comprar aquí en la Tierra.
Made in Space también está probando la tecnología para fabricar fibras ópticas en el espacio. Estas fibras transmiten una cantidad tremenda de datos, pero la señal necesita ser aumentada a través de distancias de transmisión más largas. Existe un tipo especial de cristal llamado ZBLAN que podría tener una décima o incluso una centésima parte de la pérdida de señal de las fibras tradicionales, pero es difícil de fabricar en gravedad terrestre.
Un experimento reciente entregado a la Estación Espacial Internacional fabricará estas fibras ZBLAN en el espacio, con la esperanza de producir hasta 50 km a la vez. A medida que se reducen los costos de lanzamiento, incluso podría tener sentido económico fabricar cables de fibra óptica en el espacio y luego llevarlos de vuelta a la Tierra.
Pero también tiene mucho sentido mantenerlos en el espacio, para hacer un hardware satelital más sofisticado que nunca se haya conocido como gravedad terrestre.
Made in Space también está trabajando en tecnología que reciclará el polietileno nuevamente en nuevos artículos impresos en 3D. Cuando es tan costoso llevar carga a órbita, recicla lo que ya ha enviado al espacio y evita que sea arrojado por la borda para quemarse en órbita.
Estas son solo piezas de una estrategia tecnológica mucho más amplia en la que Made in Space está trabajando: el objetivo de un sistema de fabricación y ensamblaje basado en el espacio completo.
En el futuro, se diseñarán satélites, telescopios y otro hardware basado en el espacio aquí en la Tierra. Luego, las materias primas se lanzarán al espacio con un sistema de fabricación Archinaut.
Archinaut fabricará todos los componentes utilizando su impresora 3D, y luego se ensamblarán en el espacio.
Made in Space tiene dos sabores de Archinaut que están proponiendo en este momento. El sistema DILO parece un recipiente octogonal rodeado de paneles solares con un brazo robótico que sobresale de la parte superior.
Dentro del recipiente están todas las materias primas para una antena de comunicaciones basada en el espacio. El brazo toma paneles reflectores plegados y luego los ensambla. Utiliza la impresión 3D para unir los paneles y luego se despliegan en un plato de comunicaciones.
La nave espacial luego usa una impresora 3D para fabricar y extruir un boom de comunicaciones desde su centro.
La versión más avanzada se llama ULISSES. Es una versión de Archinaut con tres brazos robóticos que rodean una impresora 3D. La nave espacial fabrica varias armaduras y nodos y luego usa sus brazos para ensamblarlos en estructuras cada vez más grandes. Con esta tecnología, en realidad solo están limitados por la cantidad de materias primas con las que la nave espacial tiene que trabajar.
Podría construir telescopios espaciales decenas o incluso cientos de metros de diámetro.
Las piezas se unen para una verdadera fabricación y montaje basados en el espacio. Ya en 2022, veremos una nave espacial ensamblar sus propios paneles solares en el espacio, creando una estructura que nunca necesita experimentar la gravedad de la Tierra.
Y en los próximos años, veremos naves espaciales cada vez más grandes construidas casi en su totalidad en órbita. Y eventualmente, espero, estarán hechos de material cosechado del Sistema Solar.
Algún día, veremos el lanzamiento del último cohete de carga. La última vez nos molestamos en llevar algo fuera del pozo de gravedad masiva de la Tierra al espacio. A partir de entonces, solo serán turistas.
