نعلم جميعًا أن الوقت قد حان بسبب قاعدة القمر. لكن تكلفة إرسال كل شيء مطلوب من الأرض لبناء قاعدة باهظة. إن جاذبية الأرض عميقة جدًا وقوية جدًا بحيث يصعب الوصول إلى كل شيء بالصواريخ. إذن ما الحل؟
وفقًا لوكالة ESA ، فإن الحل هو التصنيع المضاف (AM) واستخدام الموارد في الموقع (ISRU).
تقود وكالة الفضاء الأوروبية مشروعًا للتوصل إلى طرق يمكن من خلالها استخدام الطباعة AM أو الطباعة ثلاثية الأبعاد الآن وفي المستقبل لجعل قاعدة القمر أكثر جدوى. يسمى المشروع "تصور قاعدة قمرية باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد". هذه هي الروح الرائدة القديمة للعيش خارج الأرض ، ولكن تم إعادة تمهيدها بالتكنولوجيا الحديثة والمتقدمة. سيحد AM و ISRU من اعتمادنا اللوجستي على الأرض وسيسمح لكثير مما تحتاجه قاعدة القمر من الموارد المتاحة على القمر ؛ وهي غبار القمر نفسه.
"توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد وسيلة محتملة لتسهيل الاستيطان القمري مع تقليل اللوجستيات من الأرض." - سكوت هوفلاند من فريق رحلات الفضاء البشرية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.
في نهاية المطاف ، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، يمكن طباعة مجموعة متنوعة كبيرة من المواد والمعدات اللازمة لقاعدة القمر ثلاثية الأبعاد متى وأينما دعت الحاجة. كل شيء من مواد البناء إلى الألواح الشمسية والمعدات والأدوات إلى الملابس ، يمكن أن يكون مطبوعًا ثلاثي الأبعاد على القمر. من الممكن أن يتم توفير العناصر الغذائية والمكونات الغذائية عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد.
لا تقلل الطباعة ثلاثية الأبعاد من تكلفة قاعدة القمر فحسب ، بل تجعل المؤسسة بأكملها أكثر استجابة وقابلة للتخصيص. لا يمكن استخدام النظام القمري القمري فقط لصنع أكبر عدد ممكن من الهياكل والعناصر ، بل يمكن استخدامه أيضًا لإعادة تدوير وإعادة استخدام العناصر التي يتم إحضارها من الأرض.
يرى مشروع "تصور قاعدة قمرية ..." خطة ثلاثية المراحل لقاعدة القمر تعتمد بشكل كبير على الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- المرحلة الأولى: قابلة للبقاء. هذا يعالج الأساسيات اللازمة للسماح لطاقم صغير بالبقاء على القمر ، مثل أماكن المعيشة.
- المرحلة الثانية: المستدامة. وهذا يشهد توسيع قاعدة القمر لتشمل المزيد من أرباع الطاقم ومناطق التصنيع ومرافق البحث.
- المرحلة الثالثة: التشغيل. في هذه المرحلة ، تعمل قاعدة القمر بشكل كامل وتم بناؤها للسكن على المدى الطويل.
تشرح أنتونيلا سجامباتي من OHB System AG ، التي تدير المشروع ، أن "عمليات الطباعة المختارة ستسمح بإعادة تدوير المواد المتاحة لأغراض مختلفة". "من المزايا الرئيسية الأخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد - والمعروفة باسم التصنيع الإضافي - اتساع خيارات التصميم التي تسمح بها. يمكن إعادة تصميم المكونات والمنتجات وعملية الطباعة نفسها بناءً على الاستخدام النهائي المقصود في القاعدة القمرية. يمكن اتخاذ قرارات بشأن أفضل طريقة لربط المواد المتاحة مع الأجهزة المراد طباعتها ".
تعود جذور المشروع إلى عام 2013 ، عندما استأجرت وكالة الفضاء الأوروبية شركة معمارية لتصميم هيكل يمكن أن يتحمل البيئة القمرية. كان القاذف هو أنه يجب أن يكون مصنوعًا من تربة قمرية ، أو في هذه الحالة ، تربة قمرية محاكاة. قامت شركة Foster and Partners المعمارية ببناء 1.5 طن من عينات البناء. كانت كتلة البناء عبارة عن هيكل خلية مجوفة ومغلقة تشبه عظام الطيور.
لاحظ كزافييه دي كيستلير من Foster + Partners Specialing Modeling Group "كممارسة ، اعتدنا على تصميم المناخات القاسية على الأرض واستغلال الفوائد البيئية لاستخدام المواد المحلية المستدامة". "يتبع سكننا القمري منطقًا مشابهًا."
يقوم الباحثون في وكالة الفضاء الأوروبية بتجربة محاكاة قمر قمري لطباعة العناصر الصغيرة مثل المسامير والتروس وحتى عملة معدنية. ريجوليث ليس من الصعب محاكاة ، ويحتوي على أشياء مثل السيليكون والألمنيوم والكالسيوم وأكاسيد الحديد. وجود هذه المواد يعني أنه يمكن تشكيل regolith إلى أشكال قابلة للاستخدام.
بالطبع ، الأمر ليس بهذه البساطة مثل صب أوساخ القمر في الطابعة ثم يأتي الأشياء التي تشتد الحاجة إليها. أولاً ، يتم إعادة تجميع الحَكَم القمري المحاكي وصولاً إلى حجم الجسيمات. ثم يتم مزجه بعامل ربط يتفاعل مع الضوء. تتم طباعة الكائن من الخليط الناتج ، ثم تعرضه للضوء لتصلبه ، ثم أخبزه في الفرن. وفقًا لوكالة ESA ، فإن المنتج النهائي يشبه قطعة من سيراميك غبار القمر.
أحد أهم الاستخدامات المستقبلية المحتملة للطباعة ثلاثية الأبعاد في استكشاف الفضاء موجود في مجال الرعاية الطبية ، ويطلق عليه "الطباعة الحيوية". رحل رواد الفضاء الذين ذهبوا إلى القمر في مهمات أبولو لمدة 12 يومًا تقريبًا وأخذوا معهم مجموعة صغيرة من الإسعافات الأولية. ولكن بالنسبة لنوع الإقامات الطويلة الأمد التي سيتحملها رواد الفضاء في قاعدة القمر ، فمن المحتمل أن يكون هناك حاجة إلى مستوى أعلى من الرعاية الطبية.
"نحن نسأل ما الذي سيحتاجه رواد الفضاء على المدى القصير والمتوسط والطويل ، وما هي الخطوات اللازمة لتنضج الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد إلى مستوى يمكن أن يكون مفيدًا في الفضاء." - توماسو غيديني ، رئيس قسم الهياكل والآليات والمواد في وكالة الفضاء الأوروبية.
تبحث وكالة الفضاء الأوروبية في الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيف يمكنها المساعدة في توفير الرعاية الطبية لرواد الفضاء على القمر أو في أي مكان آخر. يمكن لرواد الفضاء المغامرين في أعماق الفضاء تلقي العلاجات الطبية باستخدام الجلد المطبوع ثلاثي الأبعاد والعظام والأعضاء بالكامل - في يوم من الأيام ، وفقًا لمجموعة رائدة من خبراء الطباعة ثلاثية الأبعاد الذين اجتمعوا في ورشة عمل لمدة يومين لوكالة الفضاء الأوروبية حول الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد.
تدور هذه الفكرة حول فكرة "الأحبار الحيوية". إنها تعتمد على الخلايا البشرية والمغذيات والمواد اللازمة لإعادة نمو أنسجة الجسم مثل الجلد والعظام والغضاريف. أبعد في المستقبل هو فكرة طباعة أعضاء كاملة. هذا أمر تخميني للغاية في هذه المرحلة ، ولكن من المحتمل أن تصل الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد إلى هناك في وقت ما في المستقبل.
قال توماسو غيديني ، رئيس هياكل وآليات وكالة الفضاء الأوروبية: "نحن نسأل ما الذي سيحتاجه رواد الفضاء على المدى القصير والمتوسط والطويل ، وما هي الخطوات اللازمة لتنضج الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد إلى مستوى يمكن أن يكون مفيدًا في الفضاء". قسم المواد. "نحن نحدد خارطة طريق التنمية والجدول الزمني ، بهدف أن تصبح هذه المجموعة مجموعة عمل علمية في المستقبل ، ودفع التقدم نحو الأمام."
تتيح الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للطواقم المعزولة في الفضاء الاستعداد لعدد أكبر من حالات الطوارئ مما هو ممكن مع التكنولوجيا الحالية. في الفضاء ، أو على القمر أو كوكب آخر ، تكون المساحة داخل أماكن المعيشة مرتفعة. يعد المركز الطبي المجهز بالكامل رائدًا فخمًا من غير المرجح أن يتحمله. تستخدم وكالة الفضاء الأوروبية إصابة الحروق كمثال لتوضيح فوائد الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد.
عادةً ما يتم علاج إصابات الحروق الخطيرة باستخدام ترقيع جلدي من مكان آخر على جسم المريض. هذا ينطوي على إصابة ثانوية في المنطقة المزروعة ، بعيدًا عن المثالية عندما تظهر الأبحاث أن البيئة المدارية تجعل التئام الجروح أكثر صعوبة. وبدلاً من ذلك ، يمكن زراعة جلد جديد وطبعه من خلايا المريض نفسه ، ثم زرعه مباشرة.
هناك حماس متزايد في وكالة الفضاء الأوروبية لقاعدة القمر. إنها الخطوة المنطقية التالية ، وهي تكمل بوابة Deep Space Gateway كنقطة انطلاق لمزيد من استكشاف النظام الشمسي. هناك مجموعة من التقنيات التي تدفع المسعى بأكمله إلى الأمام ، منها التصنيع المضاف ، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، واحدة فقط. ولكن في الوقت الحالي ، يجب أن يتم اختبار معظم هذه التقنيات هنا على الأرض ، في بيئات تحاكي جوانب مهمة من البيئة القمرية.
يتم اختبار بعض هذه التقنيات في قاعدة Pangea-X Moon التابعة لـ ESA في Lanzarote في جزر الكناري. لانزاروت هي المكان المثالي لاختبار بعض الجوانب الجيولوجية لمهمة إلى القمر أو إلى المريخ. على وجه التحديد ، ستختبر تقنيات أخذ عينات الصخور.
حتى الشيء الذي يبدو بسيطًا مثل أخذ عينات الصخور يتم إرباكه بصعوبات متعددة في بيئة الفضاء. على وجه الخصوص ، يمكن لتأخيرات الاتصالات أن تجعل كل شيء أكثر صعوبة. اختبرت تجربة الأسبوع الماضي أنالوج -1 اختبرت جوانب العلوم والعمليات والاتصالات في مهمة استكشافية. سوف يكون رائد الفضاء في وكالة الفضاء الأوروبية ماتياس ماورير في بانجيا إكس وسيقود مركبة روفر في هولندا عن بعد. للقيام بذلك ، سوف يستفيد من التكنولوجيا المسماة الكتاب الإلكتروني الميداني.
يعد Electronic Field Book أداة تدمج تحديد المواقع في الوقت الفعلي ومشاركة البيانات والدردشة الصوتية والمزيد. إنها تجربة جافة لتجربة سيقوم بها رائد الفضاء ESA Luca Parmitano العام المقبل من محطة الفضاء الدولية. يسمح الكتاب الميداني للعلماء الخبراء بتوجيه رواد الفضاء لجمع أفضل العينات.
سواء كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد للهياكل ، أو الطباعة الطبية الحيوية ثلاثية الأبعاد ، أو جميع التقنيات الأخرى التي تحتاج إلى التطوير والكمال ، فمن الواضح أن وكالة الفضاء الأوروبية تضع عينها على قاعدة القمر.
- بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية: قاعدة قمر المستقبل
- بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية: قاعدة القمر Pangea-X Moon
- بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية: طباعة ثلاثية الأبعاد للبشرة والعظام وأجزاء الجسم قيد الدراسة لرواد الفضاء المستقبليين
- بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية: بناء قاعدة قمرية بطباعة ثلاثية الأبعاد
