Az amerikai űrügynökségnek meglehetősen ambiciózus tervei vannak a következő évtizedekre, például Hold körül keringő űrállomással akarják biztosítani a folyamatos emberi jelenlétet az égitesten, és persze a Marsra is szeretnének minél előbb eljutni. Ahhoz, hogy ezek a tervek megvalósulhassanak, számtalan kisebb-nagyobb problémára kell megoldást találniuk, például arra, hogyan tudnak magukkal elég felszerelést vinni.

A tavalyi évben különböző küldetések összesen kilenc alkalommal vittek utánpótlást az ISS-re, amelynek keretében nagyjából háromtonnányi alkatrészt küldtek fel az űrállomásra. Ez a Nemzetközi Űrállomás esetében nem is okoz problémát, hiszen mindössze négyszáz kilométerre kering a Földtől, az utánpótlás szállítása pedig mostanra rutinfeladattá vált. Egy távolabbi misszió során viszont az utánpótlást már nem lehet ilyen könnyen megoldani, a rakományt pedig a lehető legtakarékosabban kell összeállítani, hogy a rakéta egyáltalán fel tudjon szállni a Földről.

A megoldás: űrbeli gyártás

A Mars a mai technológiával minimum félévnyi utazás, el lehet képzelni, milyen nehéz helyzetbe hozná az űrhajósokat, ha a helyszínen derülne ki, hogy szükségük lenne valamilyen alkatrész pótlására, vagy olyan eszközre, amire az indulásnál még nem gondoltak. Ennek a megoldására találta ki a NASA az In Space Manufacturing, azaz űrbeli előállítás (ISM) projektet, aminek köszönhetően az űrhajósok saját maguk is elő tudják állítani a szükséges eszközöket.

A Made in Space Inc. az űrügynökség megbízásából 2010-ben kezdett hozzá az első olyan 3D-nyomtató kifejlesztéséhez, amit kifejezetten mikrogravitációs használatra szántak. A földi tesztek után (aminek keretében a nyomtatót egy átalakított Boeing utasszállítóban, gravitáció nélküli környezetben is tesztelték) a nyomtatót 2014 szeptemberében, a SpaceX CRS-4 missziója keretében juttattak el az űrállomásra. Ez még csak egyféle, ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) műanyag nyomtatására volt képes, ám arra így is tökéletesen alkalmas volt, hogy kipróbálják, működik-e a 3D-nyomtatás a világűrben. Az első űrben nyomtatott célszerszám egy racsnis csavarkulcs volt, aminek a terveit a NASA egyszerűen elemailezte az űrállomásra, és gyorsan kiderült, hogy a gravitáció hiánya érdemben nem befolyásolja a 3D-nyomtatás folyamatát.

Ennek megfelelően a Made in Space Inc. hamarosan előállt a nyomtató jóval fejlettebb változatával, az Additive Manufacturing Facilityvel (AMF), ami már jóval több féle műanyagból képes tárgyakat nyomtatni. Az eszközt 2016-ban küldték fel az űrállomásra, és az első három évben összesen 115 különböző eszközt nyomtattak ki a segítségével, többek között egy antennához való alkatrészt, az űrállomás oxigénellátó-rendszerének a kivezetéséhez tartozó adaptert, és egy olyan alkatrészt, amivel két Spheres robotot tudtak összekötni egymással.

A földön is sok hasznát vehetjük majd az űrtechnikának

Ez viszont nem old meg minden problémát, hiszen a 3D-nyomtatáshoz szükséges alapanyagot így is a Földről kell magukkal vinniük az űrhajósoknak, a küldetések tervezésekor tehát nem csak azt kell megoldani, hogyan tudnak új eszközöket előállítani, de azt is, hogy fölösleges tárgyak ne foglalják a helyet. Az ISM-projekt következő fázisában így a NASA elkezdett kísérletezni az űrbéli újrahasznosítással, aminek keretében először tavaly februárban a Tethers Unlimited Refabricator névre keresztelt eszközét, majd novemberben a Made In Space és a Braskem által készített újrahasznosító berendezést is felküldték az űrállomásra. Ezek az eszközök képesek arra, hogy a már nem használt tárgyakat, alkatrészeket visszabontsák, így később újra felhasználhatóak 3D-nyomtatásra. Az ilyen eszközök tökéletes példái annak, hogy az űrtechnológia hogyan szolgálhatja az emberiséget, hiszen hasonló műanyag-újrahasznosítók egy átlagos háztartásban is meglehetősen hasznosak lennének.

És ez még csak a kezdet, hiszen a NASA az akár évekig tartó űrutazások jegyében már sokkal messzebbre tekint a műanyagok nyomtatásánál: az ISM következő célja, hogy kikísérletezzék, hogyan lehet fémtárgyakat létrehozni az űrben 3D-nyomtatással, ami szintén létszükséglet lehet egy hosszabb út során. A tervek között szerepel emellett a különböző ételek nyomtatása is, valamint a bionyomtatás lehetőségeinek feltérképezése. Ebben jelenleg az oroszok állnak jobban, akiknek az Organ.Aut nevű eszközzel már sikerült csontszövetet nyomtatniuk az űrben, de az amerikaiak sincsenek nagyon lemaradva: a Techshot által készített BioFabrication Facilityt tavaly júliusban küldték fel az űrállomásra, így hamarosan ennek a tesztjei is megkezdődhetnek.

(Fotó: NASA)