NASA a další vesmírné agentury, jako je ESA (European Space Agency), experimentují s touto technologií, aby mohly přímo na palubách kosmických stanic nebo vesmírných lodí vyrábět nástroje, náhradní díly a dokonce i složitější struktury. Schopnost vyrábět díly a vybavení přímo ve vesmíru by nejen zefektivnila logistiku, ale také zlepšila flexibilitu a bezpečnost dlouhodobých misí.
Hlavní výhody 3D tisku ve vesmíru
-
Snížení nákladů na dopravu a váhu:
- Každý kilogram nákladu vynesený na oběžnou dráhu znamená velké náklady na palivo a logistiku. Díky 3D tisku by bylo možné vynést pouze suroviny nebo základní „inkousty“ potřebné k tisku, což by výrazně snížilo hmotnost zásob. Místo celého arzenálu nástrojů a náhradních dílů by astronauti mohli tisknout to, co potřebují, až ve chvíli potřeby.
-
Flexibilita a přizpůsobení se nečekaným situacím:
- 3D tisk umožňuje astronautům okamžitě reagovat na situace, kdy potřebují specifický nástroj nebo díl, například při neočekávaných opravách. Tisk konkrétních součástí na míru přímo na stanici by tak zvýšil efektivitu a bezpečnost během krizových situací.
-
Samo-udržitelnost pro dlouhodobé mise:
- Pro dlouhodobé mise, například na Mars, je zásobování ze Země prakticky nemožné kvůli vzdálenosti a času, který cesta trvá. Díky 3D tisku by astronauti měli k dispozici technologii, která by jim umožnila vyrobit většinu základních nástrojů a dílů přímo na místě. Suroviny by bylo možné doplnit méně často, nebo by mohly být v budoucnu dokonce získávány přímo z místních zdrojů, například z regolitu na Měsíci nebo Marsu.
-
Redukce odpadu:
- Tisk pouze potřebných komponent snižuje nutnost přebytečného vybavení a potenciálního odpadu. Nepotřebné nebo rozbité části lze v budoucnu recyklovat a znovu použít jako „surovinu“ pro další výrobu, což přispívá k dlouhodobé udržitelnosti mise.
-
Možnost vytvářet složitější struktury a bydlení přímo na místě:
- NASA, ESA a další organizace také zkoumají možnosti 3D tisku pro budování struktur přímo na povrchu jiných planet nebo měsíců. Pomocí surovin dostupných na místě, jako je měsíční nebo marsovský regolit, by mohly být vytištěny obytné moduly nebo kryty, což by významně snížilo závislost na dovozu materiálů ze Země.
Konkrétní aplikace a experimenty 3D tisku ve vesmíru
Výzvy spojené s 3D tiskem ve vesmíru
-
Vliv mikrogravitace a jiných extrémních podmínek:
- V mikrogravitaci se suroviny chovají odlišně než na Zemi, což může ovlivnit kvalitu tisku a pevnost výsledných výrobků. Tiskárny musí být proto speciálně upraveny, aby zajistily stabilní a přesnou výrobu v podmínkách nulové gravitace.
-
Rozsah materiálů a tiskových technologií:
- Momentálně se na ISS používají především plasty a kovy, ale pro dlouhodobé mise by bylo ideální rozšířit materiálovou základnu i o keramiku, sklo nebo kompozity. Materiály musí splňovat náročné bezpečnostní a zdravotní normy, které jsou ve vesmíru ještě přísnější než na Zemi.
-
Energetická náročnost:
- 3D tisk, zejména kovových částí, vyžaduje velké množství energie, což je ve vesmíru omezený zdroj. Proto je třeba vyvíjet úsporné technologie nebo spoléhat na solární energii či jiné alternativní zdroje.
-
Zajištění spolehlivosti a kvality:
- Ve vesmíru jsou opravy a výměny složitější a rizikovější, takže každý tištěný díl musí mít vysokou kvalitu a spolehlivost. Testování kvality výtisků v podmínkách mikrogravitace je stále v experimentální fázi a bude třeba další výzkum k optimalizaci a standardizaci kvality tištěných produktů.
3D tisk ve vesmíru se tak rychle stává nezbytnou technologií pro budoucí průzkumné mise a nabízí velký potenciál k tomu, aby se mise na vzdálené planety, jako je Mars, staly soběstačnými a bezpečnějšími. Experimenty, které se dnes odehrávají na ISS, jsou proto základními kroky směrem k plně autonomní výrobě a budování struktur přímo ve vesmíru.
