Ezt a három dolgot sokkal jobb az űrben gyártani, mint a Földön
2021 / 01 / 14 / Bobák Zsófia
Ezt a három dolgot sokkal jobb az űrben gyártani, mint a Földön
Kezdődik a kereskedelmi űrutazások kora, készülnek az űrvárosok, űrhotelek tervei, lehet, hogy még aszteroidákon is fogunk nemsokára bányászni. Miért ne épülhetnének gyártósorok is távol a Földtől, ahol a mikrogravitációt preferáló anyagokból készült dolgokat dobozolnák az asztronauták?

Hogy gyorsan meg is válaszoljuk a “miért ne” kérdést, természetesen a legfőbb ok az elképesztő költség. Egy kilónyi bármi feljuttatása az űrbe a múlt században akár több tízezer dollárba is kerülhetett, a NASA 2018-as beszámolója szerint ez átlagban 18 500 dollár körüli összeget jelentett. Noha a kereskedelmi cégek megjelenésével az árak jelentősen csökkentek, a SpaceX (szintén 2018-ban) 2720 dollár per kiló költséget számolt a Falcon 9-nal való szállításra. Ez jelenleg a legalacsonyabb ár, de mások is igyekeznek felzárkózni, így sokan kalkulálnak már 5000 dollár vagyis másfél millió forint alatti kiadással, például az ESA-val együttműködő Arianespace, a japán Mitsubishi Heavy Industries vagy az orosz állami Hrunyicsev Gépgyár az Angara rakétával. A magas költségek három feltételt szabnak a jövőbeli űrgyártással készült termékek számára:

  1. legyenek minél könnyebb anyagból
  2. legyen rájuk minél nagyobb kereslet, vagyis legyen biztosítva, hogy az árut valaki meg is fogja venni jó pénzért
  3. legyenek sokkal jobb minőségűek, mint a Földön előállítható társaik.

Van (legalább) három olyan dolog, melyek tökéletesen megfelelnek ezeknek a kitételeknek.


ZBLAN

Zblan

A ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF, rövidebben Zblan egy modern üveg típus, fluoridüveg, amely előtt nagy jövő áll a kutatók szerint.


Bal oldalon a mikrogravitációban előallított, jobb oldalon a normál körülmények között gyártott ZBLAN látható

A hagyományosan szilikát alapú üvegből készült optikai szálaknak megfelelő törésmutatóval kell rendelkeznie ahhoz, hogy nagy távolságokra is veszteség nélkül tudják szállítani a fényt, és így az információt, ami sokszor problémát jelent a gyártásnál. A felolvasztott üveg olvadékából húzzák ki a szálakat, a mag törésmutatójának megváltoztatásához pedig különféle szennyezőanyagokat használnak, a Zblan esetében fluoridot.

A cirkóniumból, báriumból, lantánból, alumíniumból és nátriumból álló üvegnek nagyon kicsi a vesztesége, akár tizede a szilikátüvegének, de a szálak kihúzása és hűtése során kristályok keletkeznek az anyagban, melyek tönkreteszik az ígéretes teljesítményt.

Legalábbis itt a Földön. Az űrben megszűnik a probléma, mikrogravitációs környezetben ezek a kristályok nem alakulnak ki, így a Zblanról elmondható, hogy azon kevés dolgok egyike, amelyeknél a tökéletes minőség eléréséhez valóban az űr a legjobb hely az előállításához. Három cég, a Made in Space, a Fiber Optic Manufacturing in Space és a Physical Optics Corp. tervezi a földönkívüli Zblan gyártását, ezek közül a Made in Space, az a cég, mely az első 3D nyomtatót is munkába állította az ISS-en, már 2018 januárjában kipróbálta a Thorlabs céggel együttműködésben készült miniatűr szálazógépét a Nemzetközi Űrállomáson.

A Made in Space elmondása szerint az űrkábel legalább tízszer, de akár százszor jobb adattranszfert biztosít, vagyis ennyivel redukálja a veszteséget, ami egyben biztosítja, hogy a termékre lesz kereslet. A szállítási költségekről szólva, a 2017-es kilövés előtt Andrew Rush, a cég vezérigazgatója elmondta, körülbelül négy kiló anyagból négy kilométernyi optikai kábelt tudnak előállítani.


3D nyomtatással készült szív prototípusai (Kép: Wikimédia Commons)

Emberi szív

A világon rengeteg ember vár valamilyen szervátültetésre, az elérhető szervekből azonban súlyos hiányok vannak még a fejlett országokban is. A kutatók ennek a helyzetnek a megváltoztatásán dolgoznak akár állatokban növesztett szervek, akár műszívek és májak előállításával. A laboratóriumokban készült szervekhez a sejteken kívül szükséges valamilyen tartószerkezet alkalmazása, mely biztosítja a végső formát. Ezt a struktúrát tenné feleslegessé a mikrogravitációs környezet, melyben a sejtek a gravitáció lehúzó ereje nélkül egyenletesen tudnak terjeszkedni a térben.

A tüdő és a szív 3D nyomtatása különlegesen nehéz feladat, a szív négy kamrája, az izomszövetek, az egészet behálózó érrendszer kialakítása során az őssejtek sokszor összeomlanak a saját súlyuk alatt a felfüggesztés nélkül. Márpedig a saját természetes mátrixukat kialakítani képes sejtek sokkal nagyobb, minőségibb struktúrákat hoznak létre. A földi laborokban használt forgó tenyészedényeket is a űrbéli körülmények szimulálására hozták létre még a nyolcvanas években. “A szervek, természetesen nagyon értékesek, életmentő képességük miatt is, valamint az egészségügyi gazdaságot terhelő költségek miatt is” - mondta Alex MacDonald, a NASA gazdasági tanácsadója.

Fémötvözetek

Jó hírünk van, nemsokára megépülhet az első valódi T-1000-es robot (a Terminátor 2 főgonosza) méghozzá az űrben. Májusban Pu Zhang, a Binghamton Egyetem kutatója létrehozta a mindössze 62 Celsius fokon olvadó fémet, amely, egy szilikon formába öntve, képes “visszaemlékezni” eredeti formájára bármilyen sérülés után. A szilikon adja az anyag rugalmasságát és képességét arra, hogy visszanyerje alakját, a benne található folyékony fém (Field ötvözet) pedig a tartását és erejét. A kutatók ugyan nem gyilkos robotot, hanem újrahasználható űrhajót szeretnének építeni az új anyagból, de a felhasználási lehetőségek végtelenek.

A folyékony fémötvözetek a hagyományos, ám szilárd jellege miatt törékeny fémek jó tulajdonságait és a műanyag formázhatóságát kombinálják.

Dr. Bill Johnson a NASA Jet Propulsion Laboratóriumában kezdte el fejleszteni a folyékony fémeket még a nyolcvanas évek elején. Az űrsikló fedélzetén berendezett laborban végzett kísérletek során jött rá, hogy a mikrogravitációs környezet kedvező az előállítás számára, a Földön hasonló körülményeket csak elektrosztatikus levitációval tudtak létrehozni. Az általa kreált anyag a titánium erejének kétszeresével rendelkezett, a kutatások pedig azóta is zajlanak, hogy hogyan tudják ezt a különleges képességet még inkább fokozni.

Az űrben való gyártás alapvetően ugyanazzal az előnnyel jár a fémötvözetek esetében, mint a sejteknél vagy a Zblannál, vagyis hogy a nehezebb részecskék nem ereszkednek lefelé, a könnyebbek pedig felfelé a gravitáció hatására, nem történik kristályosodás, így sokkal homogénebb keverékek alkothatóak,

akár olyan fémeket is együttműködésre lehet bírni, melyek a Földön nem nagyon keverednének egymással

- mondja Lynn Harper, a NASA Ames Kutatóközpontjának munkatársa. A Pittsburgh Egyetem biomérnöke, Prashant Kumta a Techshottal együtt egy másfajta, magnézium alapú ötvözetet készül gyártani az ISS “kohóiban”. A terméket orvosi célokra, implantátumokhoz lehet majd alkalmazni, hiszen a magnézium ötvözet rendkívül könnyű és nagyban hasonlít a csontszerkezet sűrűségére, valamint veszélytelen a szervezet számára a bomlás során.

(Fotó: Wikimedia Commons Nyitókép: NASA, a képen James Newman látható munka közben 1993-ban)

További cikkek a témában:

Sütünk, főzünk – az űrben Elcsattant az űrkorszak és a gasztronómia első komolyabb csókja: a Nemzetközi Űrállomáson sütit sütöttek.
A Földön érlelt bordeaux-i már nem elég menő: itt az űrben érlelt bor Nem mindennapi szállítmány indult útnak a Nemzetközi Űrállomásra; de mi célból küldenek tizenkét palack lőrét egy kozmikus utazásra?


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.