Seperti yang saya nyatakan dalam beberapa episod sekarang, manusia berada dalam sedikit tempoh peralihan, masa yang masuk akal untuk melancarkan bahan ke atas dan keluar dari graviti Bumi ke orbit, dan seterusnya. Tetapi ia benar-benar mahal, berharga sehingga $10,000 setiap paun yang anda mahukan di orbit, dan 10 kali ganda jika anda mahukannya di Bulan.
Tetapi dalam beberapa dekad yang akan datang, semakin banyak infrastruktur berasaskan angkasa kami akan dibinadi angkasa lepas, dihasilkan daripada bahan yang dilombongdi angkasa lepas.
Satu-satunya perkara yang sebenarnya perlu meninggalkan graviti melekat Bumi adalah kita, manusia, pelancong, yang ingin melawat semua infrastruktur angkasa itu.
Sudah tentu, untuk mencapai masa depan ruang itu, jurutera dan perancang misi perlu mereka bentuk dan membina teknologi yang akan membolehkan ini.
Ini bermakna menguji prototaip, teknologi dan metodologi baharu untuk perlombongan dan pembuatan berasaskan angkasa.
Ini ialah contoh jenis satelit telekomunikasi yang kerap dilancarkan ke angkasa lepas. Saiz dan bentuk panel solarnya bergantung pada realiti bahawa graviti Bumi… menyebalkan. Mana-mana kapal angkasa yang dibina perlu mampu mengendalikan graviti penuh di Bumi, sepanjang fasa ujian.
Kemudian ia perlu dapat mengendalikan pecutan kejam, gegaran dan kuasa pelancaran yang lain. Sebaik sahaja ia mencapai orbit, ia perlu membuka panel solarnya ke dalam konfigurasi yang boleh menjana kuasa untuk kapal angkasa.
Teleskop Angkasa James Webb diletakkan di Dewan A bersejarah Johnson Space Center pada 20 Jun 2017. Kredit: NASA/JSC
Seperti biasa, saya hanya perlu mengucapkan kata-kata, Teleskop Angkasa James Webb, untuk meletakkan anda dalam keadaan panik dan ketakutan, membayangkan kerumitan dan ketepatan origami yang perlu berlaku lebih daripada satu juta kilometer dari Bumi, di tempat yang boleh jangan dilayan.
Konsep artis Transiting Exoplanet Survey Satellite dan 4 teleskopnya. Kredit: NASA/MIT
Sekarang, lihat ilustrasi artis ini tentang satelit yang panel solarnya dibina sepenuhnya di orbit, tidak pernah mengalami kesukaran graviti Bumi. Mereka secara lucu, sangat besar. Dan ternyata, cekap dan kos efektif.
Bayangkan Stesen Angkasa Antarabangsa dengan panel solar yang tiga kali ganda lebih lama, tetapi masih sangat kuat dan stabil dalam persekitaran mikrograviti orbit Bumi rendah.
Ini ialah teknologi yang akan diuji oleh Made in Space's Archinaut One seawal tahun 2022, membawa kita selangkah lebih dekat dengan pembuatan berasaskan angkasa yang saya teruskan.
Dalam Julai, 2019, NASA mengumumkan yang telah menganugerahkan $73.7 juta dolar kepada Made In Space, sebuah syarikat pembuatan 3D yang berpangkalan di Mountain View, California.
Ilustrasi Archinaut One dengan panelnya digunakan. Kredit: Made In Space
Kontrak ini akan membantu membiayai pembinaan dan pelancaran kapal angkasa Archinaut One syarikat, yang kemudiannya akan menunjukkan pembuatan dan pemasangan komponen kapal angkasa di angkasa.
Mereka akan membina kapal angkasa yang akan memasang sistem kuasanya sendiri. Di angkasa lepas.
Jika semuanya berjalan lancar, Archinaut One akan pergi ke angkasa lepas menaiki roket Rocket Lab Electron dari New Zealand seawal tahun 2022.
Roket Electron dilancarkan pada petang Ahad, 2:42 petang, waktu New Zealand. Kredit: Makmal Roket
Sebaik sahaja ia mencapai orbit, kapal angkasa itu akan membina dua tatasusunan suria sepuluh meter, cukup untuk menggerakkan satelit 200 kg standard industri. Jenis satelit yang berfungsi sebagai muatan sekunder pada pelancaran yang lebih besar. Biasanya mereka kurang kuasa, dengan hanya beberapa ratus watt kuasa yang tersedia untuk mereka.
Archinaut One akan mencetak 3D rasuk sokongan, dan kemudian membentangkan panel solar pada kedua-dua belah kapal angkasa.
Dengan mengeluarkan keseluruhan tatasusunan di angkasa, satelit yang lebih kecil akan mempunyai keupayaan kuasa kapal angkasa yang jauh lebih besar - 5 kali ganda kuasa - dapat menggerakkan lebih banyak instrumen sains, instrumen komunikasi, dsb.
Ini masuk akal di orbit Bumi, tetapi ia lebih masuk akal lebih dalam ke dalam Sistem Suria, di mana jumlah tenaga suria yang tersedia untuk kapal angkasa berkurangan.
Konsepsi seorang artis tentang Juno di orbit sekitar Musytari. kredit imej: NASA
Kapal angkasa Juno NASA sedang melawat Musytari, kapal angkasa seberat 4 tan itu mempunyai tiga susunan suria 9 meter yang mengandungi 18,698 sel suria. Di Bumi, mereka mampu menjana 14 kilowatt elektrik. Tetapi di luar orbit Musytari, sel suria hanya mendapat 1/25 jumlah cahaya matahari untuk digunakan.
NASA telah melabur dalam beberapa teknologi yang dipanggil ' titik tip ”. Ini adalah teknologi yang terlalu berisiko atau rumit untuk dibangunkan oleh firma aeroangkasa secara menguntungkan. Tetapi jika NASA boleh mengurangkan risiko, mereka boleh memanfaatkan penerokaan ruang komersial.
Ujian pembuatan aditif Archinaut dalam persekitaran ruang simulasi. Kredit: Made In Space
Ini adalah kenalan kedua yang diberikan kepada Made in Space untuk program Archinaut. Kontrak pertama, dianugerahkan kembali pada tahun 2016 , adalah untuk ujian berasaskan tanah Archinaut.
Ia dimasukkan ke dalam persekitaran ujian vakum terma Northrop Grumman, yang boleh meniru suhu keterlaluan dan tekanan rendah ruang hampir hampa.
Di dalam ruang, Archinaut dapat mengeluarkan dan memasang pelbagai struktur. Ia menunjukkan bahawa ia boleh memasang komponen pra-fabrikasi seperti nod dan kekuda sepenuhnya secara autonomi, serta pelbagai operasi pembaikan.
Dengan tiadanya ujian ini, peringkat seterusnya ialah menguji teknologi di angkasa lepas, dengan pelancaran Archinaut One secara ideal menjelang 2022.
Sebagai tambahan kepada program Archinaut, NASA telah bekerjasama dengan Made in Space selama beberapa tahun sekarang.
Yang paling terkenal dalam perkongsian ini ialah Kemudahan Pengilangan Aditif (atau AMF), yang kini berada di Stesen Angkasa Antarabangsa, yang tiba pada Mac 2016, memberikan peningkatan kepada pencetak stesen sebelumnya.
Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, pencetak ini telah menghasilkan berpuluh-puluh objek dalam persekitaran mikrograviti orbit daripada polietilena. Tetapi AMF mampu mencetak dengan bahan yang berbeza seperti logam dan komposit.
Perkongsian dengan Made in Space membolehkan NASA membuat alat ganti, dan membaiki kepingan stesen yang patah di orbit. Tetapi ia juga membolehkan Made in Space menguji rancangan mereka yang lebih bercita-cita tinggi untuk pembuatan berasaskan ruang penuh.
Logo NASA dibuat dalam aluminium oleh sistem Vulcan. Kredit: Made In Space
Pada 2018, NASA menganugerahkan mereka anugerah Penyelidikan Inovasi Perniagaan Kecil Fasa 2 untuk mereka Sistem pembuatan Vulcan . Ini ialah sistem pembuatan berasaskan ruang yang boleh berfungsi dengan 30 bahan bahan suapan yang berbeza, seperti komposit aluminium, titanium atau plastik untuk mencetak item 3D.
Vulcan juga akan dapat menolak bahan , bahagian pemesinan hingga ke bentuk akhir. Dan semuanya akan dilakukan secara robotik. Matlamatnya adalah untuk membina komponen polimer dan logam berketepatan tinggi berketepatan tinggi di orbit pada tahap kualiti yang sama seperti barangan yang boleh anda beli di sini di Bumi.
Paparan 3D sistem Vulcan. Kredit: Made In Space
Made in Space juga sedang menguji teknologi untuk mengeluarkan gentian optik di angkasa. Gentian ini menghantar sejumlah besar data, tetapi isyarat perlu dirangsang merentasi jarak penghantaran yang lebih jauh. Terdapat sejenis kristal khas yang dipanggil ZBLAN yang boleh mempunyai satu persepuluh atau seperseratus kehilangan isyarat gentian tradisional, tetapi sukar untuk dihasilkan dalam graviti Bumi.
JAXA astronaut Norishige Kanai with ZBLAN machine. Credit: NASA
Percubaan baru-baru ini yang dihantar ke Stesen Angkasa Antarabangsa akan menghasilkan ini Gentian ZBLAN di angkasa , diharapkan dapat menghasilkan sehingga 50 km pada satu masa. Memandangkan kos pelancaran dikurangkan, ia mungkin masuk akal untuk mengeluarkan kabel gentian optik di angkasa dan kemudian membawanya kembali ke Bumi.
Tetapi ia juga masuk akal untuk mengekalkannya di angkasa, untuk membuat perkakasan satelit yang lebih canggih yang tidak pernah diketahui graviti Bumi.
Made in Space juga bekerja pada teknologi yang akan mengitar semula polietilena semula menjadi item bercetak 3D baharu. Apabila terlalu mahal untuk menerbangkan kargo ke orbit, ia menjadikan kitar semula apa yang telah anda hantar ke angkasa, dan menyelamatkannya daripada dibuang ke laut untuk terbakar di orbit.
Ini semua hanyalah sebahagian daripada strategi teknologi yang lebih besar yang sedang diusahakan Made in Space - matlamat sistem pembuatan dan pemasangan berasaskan ruang penuh.
Pada masa hadapan, satelit, teleskop dan perkakasan berasaskan angkasa yang lain akan direka bentuk di Bumi. Kemudian bahan mentah akan dilancarkan ke angkasa lepas dengan sistem pembuatan Archinaut.
Archinaut akan mengeluarkan semua bahagian komponen menggunakan pencetak 3Dnya, dan kemudian ia akan dipasang bersama di angkasa.
Made in Space mempunyai dua perisa Archinaut yang mereka cadangkan sekarang. Sistem DILO kelihatan seperti kanister segi lapan yang dikelilingi oleh panel solar dengan lengan robotik mencucuk bahagian atas.
Di dalam kanister terdapat semua bahan mentah untuk antena komunikasi berasaskan ruang. Lengan mengambil panel pemantul yang dilipat dan kemudian memasangnya. Ia menggunakan pencetakan 3D untuk melampirkan panel, dan kemudian ia dibentangkan ke dalam hidangan komunikasi.
Kapal angkasa itu kemudiannya menggunakan pencetak 3D untuk mengeluarkan dan mengeluarkan ledakan komunikasi dari pusatnya.
Versi yang lebih maju dipanggil ULISSES. Ia adalah versi Archinaut dengan tiga lengan robot yang mengelilingi pencetak 3D. Kapal angkasa itu mengeluarkan pelbagai kekuda dan nod dan kemudian menggunakan lengannya untuk memasangnya menjadi struktur yang lebih besar dan lebih besar. Dengan teknologi ini, mereka hanya terhad oleh jumlah bahan mentah yang perlu digunakan oleh kapal angkasa.
Ia boleh membina teleskop angkasa berpuluh-puluh atau bahkan ratusan meter.
Potongan-potongan itu disatukan untuk pembuatan dan pemasangan berasaskan ruang sebenar. Seawal 2022, kita akan melihat kapal angkasa memasang panel solarnya sendiri di angkasa, mencipta struktur yang tidak perlu mengalami graviti Bumi.
Dan pada tahun-tahun akan datang, kita akan melihat kapal angkasa yang lebih besar dan lebih besar dibina hampir keseluruhannya di orbit. Dan akhirnya, saya berharap, ia akan dibuat daripada bahan yang dituai daripada Sistem Suria.
Suatu hari nanti, kita akan melihat pelancaran roket kargo terakhir. Kali terakhir kami bersusah payah membawa apa-apa keluar dari graviti besar Bumi dengan baik dan keluar ke angkasa. Sejak itu, ia hanya akan menjadi pelancong.