เราทุกคนรู้ว่าเวลาผ่านไปแล้วเพราะดวงจันทร์เป็นฐาน แต่ค่าใช้จ่ายในการส่งทุกอย่างที่จำเป็นจากโลกเพื่อสร้างฐานเป็นสิ่งต้องห้าม บ่อแรงโน้มถ่วงของโลกนั้นลึกเกินไปและแข็งแกร่งเกินกว่าที่จะรับทุกสิ่งในจรวดได้ แล้วทางออกคืออะไร
ตาม ESA วิธีแก้ปัญหาคือการผลิตแบบเพิ่ม (AM) และการใช้ทรัพยากรในสถานการณ์ (ISRU)
ESA กำลังนำโครงการที่จะเกิดขึ้นด้วยวิธีที่การพิมพ์แบบ AM หรือ 3D สามารถใช้งานได้ทั้งในปัจจุบันและในอนาคตเพื่อให้ฐานดวงจันทร์มีความเป็นไปได้มากขึ้น โครงการนี้มีชื่อว่า "การสร้างฐานทางจันทรคติโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ" นี่คือวิญญาณผู้บุกเบิกเก่าแก่ของการใช้ชีวิตนอกแผ่นดิน แต่ถูกรีบูตด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยและทันสมัย AM และ ISRU จะ จำกัด การพึ่งพาด้านลอจิสติกส์ของเราบนโลกและอนุญาตให้สร้างฐานดวงจันทร์ได้มากจากทรัพยากรที่มีอยู่บนดวงจันทร์ คือดวงจันทร์ฝุ่นเอง
“ การพิมพ์ 3 มิตินำเสนอวิธีที่มีศักยภาพในการอำนวยความสะดวกในการชำระจันทรคติด้วยการลดการขนส่งจากโลก” -Scott Hovland ของทีม spaceflight มนุษย์ของ ESA
ในที่สุดตาม ESA วัสดุและอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับฐาน Moon สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ทุกเวลาและทุกที่ที่ต้องการ ทุกอย่างตั้งแต่วัสดุก่อสร้างแผงโซลาร์เซลล์อุปกรณ์และเครื่องมือไปจนถึงเสื้อผ้าสามารถพิมพ์เป็น 3 มิติได้บนดวงจันทร์ เป็นไปได้ว่าแม้กระทั่งสารอาหารและส่วนผสมอาหารก็สามารถจัดพิมพ์ 3 มิติได้
การพิมพ์ 3 มิติไม่เพียง แต่ช่วยลดต้นทุนของฐานดวงจันทร์เท่านั้น แต่ยังทำให้ทั้งองค์กรตอบสนองและปรับแต่งได้มากขึ้น ไม่เพียง แต่สามารถใช้ regolith ของดวงจันทร์เพื่อสร้างโครงสร้างและรายการต่างๆให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ยังสามารถใช้เพื่อรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่จากโลก
โครงการ“ Conceiving a Lunar Base …” เห็นแผนสามเฟสสำหรับฐานดวงจันทร์ที่ต้องพึ่งพาการพิมพ์ 3 มิติ:
- ระยะที่หนึ่ง: เอาตัวรอด ที่อยู่นี้เป็นพื้นฐานที่จำเป็นในการอนุญาตให้ลูกเรือตัวเล็ก ๆ สามารถอยู่รอดบนดวงจันทร์ได้เช่นห้องนั่งเล่น
- ระยะที่สอง: ยั่งยืน สิ่งนี้เห็นว่าฐานดวงจันทร์ถูกขยายออกเพื่อรวมไตรมาสลูกเรือพื้นที่ผลิตและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการวิจัย
- ขั้นตอนที่สาม: การปฏิบัติงาน ในระยะนี้ฐานดวงจันทร์นั้นทำงานอย่างเต็มที่และสร้างขึ้นเพื่อเป็นที่พักอาศัยระยะยาว
“ กระบวนการพิมพ์ที่เลือกไว้จะช่วยให้สามารถรีไซเคิลวัสดุที่มีอยู่เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันได้” Antonella Sgambati จาก OHB System AG ซึ่งเป็นผู้จัดการโครงการอธิบายอธิบาย “ ประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการพิมพ์สามมิติ - หรือที่รู้จักกันว่าการผลิตแบบเติมแต่ง - เป็นทางเลือกที่หลากหลายสำหรับการออกแบบ ส่วนประกอบผลิตภัณฑ์และกระบวนการพิมพ์นั้นสามารถออกแบบใหม่ได้ตามการใช้งานขั้นสุดท้ายที่ตั้งใจไว้ในฐานจันทรคติ การตัดสินใจสามารถทำในวิธีที่ดีที่สุดในการเชื่อมโยงวัสดุที่มีอยู่กับฮาร์ดแวร์ที่จะพิมพ์”
รากฐานของโครงการติดตามย้อนกลับไปในปี 2013 เมื่ออีเอสเอว่าจ้าง บริษัท สถาปัตยกรรมเพื่อออกแบบโครงสร้างที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมทางจันทรคติ นักเตะต้องทำจากดินจันทรคติหรือในกรณีนี้คือดินจำลองจันทรคติ บริษัท สถาปัตยกรรมของ Foster and Partners ได้สร้างบล็อคอาคารตัวอย่างขนาด 1.5 ตัน บล็อคอาคารเป็นโพรงเซลล์โครงสร้างแบบปิดคล้ายกับกระดูกนก
“ ตามแนวทางปฏิบัติเราถูกใช้เพื่อออกแบบสำหรับภูมิอากาศสุดขั้วบนโลกและใช้ประโยชน์จากสิ่งแวดล้อมในการใช้วัสดุท้องถิ่นที่ยั่งยืน” Xavier De Kestelier จากกลุ่มแบบจำลองผู้เชี่ยวชาญ Foster + Partners กล่าว “ ที่อยู่อาศัยของดวงจันทร์ของเราตามตรรกะที่คล้ายกัน”
นักวิจัยของ ESA กำลังทดลองกับดวงจันทร์จำลองเสมือนจริงเพื่อพิมพ์สิ่งของขนาดเล็ก 3 มิติเช่นสกรูและเกียร์และแม้แต่เหรียญ Regolith นั้นไม่ยากที่จะจำลองและมีสิ่งต่าง ๆ เช่นซิลิคอนอลูมิเนียมแคลเซียมและเหล็กออกไซด์ การปรากฏตัวของวัสดุเหล่านั้นหมายความว่า regolith สามารถเกิดขึ้นเป็นรูปร่างที่ใช้งานได้
แน่นอนว่ามันไม่ง่ายเหมือนการเทผงฝุ่นบนดวงจันทร์ลงในเครื่องพิมพ์และจากนั้นก็ออกมาเป็นวัตถุที่ต้องการมาก ครั้งแรกที่พระจันทร์ regolith จำลองเป็นพื้นดินลงไปที่ขนาดของอนุภาค จากนั้นผสมกับสารจับตัวที่ทำปฏิกิริยากับแสง วัตถุจะถูกพิมพ์จากส่วนผสมที่เกิดขึ้นจากนั้นสัมผัสกับแสงเพื่อชุบแข็งแล้วอบในเตาอบในที่สุด ตาม ESA ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเป็นเหมือนชิ้นส่วนของเซรามิกมูนฝุ่น
การใช้งานการพิมพ์ 3 มิติในอนาคตที่น่าสนใจที่สุดในการสำรวจอวกาศคือการรักษาพยาบาลและเรียกว่า 'การพิมพ์ทางชีวภาพ' นักบินอวกาศที่ไปดวงจันทร์ในภารกิจอพอลโลได้หายไปประมาณ 12 วันและใช้ชุดปฐมพยาบาลขนาดเล็กติดตัวไปด้วย แต่สำหรับการเข้าพักระยะยาวที่นักบินอวกาศที่ฐานดวงจันทร์จะต้องอดทนการรักษาทางการแพทย์ในระดับที่สูงขึ้นจะเป็นสิ่งจำเป็น
“ เรากำลังถามว่านักบินอวกาศจะต้องใช้อะไรในระยะสั้นระยะกลางและระยะยาวและขั้นตอนใดที่จำเป็นสำหรับการพิมพ์ bioprint 3 มิติสู่ระดับที่สามารถเป็นประโยชน์ในอวกาศได้” - Tommaso Ghidini หัวหน้าฝ่ายโครงสร้างกลไกและวัสดุของ ESA
ESA กำลังมองหาการพิมพ์ 3 มิติและวิธีที่จะช่วยให้การดูแลทางการแพทย์สำหรับนักบินอวกาศบนดวงจันทร์หรือที่อื่น ๆ นักบินอวกาศที่เดินทางลึกเข้าไปในอวกาศสามารถรับการรักษาทางการแพทย์โดยใช้ผิวหนังพิมพ์ 3 มิติกระดูกและ - หนึ่งวัน - อวัยวะทั้งหมดตามที่ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำด้านการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติที่รวบรวมการประชุมเชิงปฏิบัติการอีเอสเอสองวันในการพิมพ์ 3 มิติทางการแพทย์
ความคิดนี้หมุนรอบแนวคิดของ 'หมึกชีวภาพ' พวกมันขึ้นอยู่กับเซลล์ของมนุษย์และสารอาหารและวัสดุที่จำเป็นในการสร้างเนื้อเยื่อของร่างกายเช่นผิวหนังกระดูกและกระดูกอ่อน ต่อไปในอนาคตคือความคิดของการพิมพ์อวัยวะทั้งหมด นี่คือการเก็งกำไรค่อนข้างที่จุดนี้ แต่การพิมพ์ 3 มิติทางการแพทย์มีแนวโน้มที่จะได้รับมีบางจุดในอนาคต
“ เรากำลังถามว่านักบินอวกาศจะต้องการอะไรในระยะสั้นระยะกลางและระยะยาวและขั้นตอนใดบ้างที่จำเป็นสำหรับการพัฒนางานพิมพ์ 3 มิติในระดับที่สามารถเป็นประโยชน์ในอวกาศได้” Tommaso Ghidini หัวหน้าโครงสร้างกลไกของ ESA กล่าว และกองวัสดุ “ เรากำลังกำหนดแผนงานและระยะเวลาการพัฒนาโดยมีเป้าหมายว่ากลุ่มนี้จะกลายเป็นคณะทำงานด้านวิทยาศาสตร์ในอนาคตเพื่อผลักดันความก้าวหน้า”
การพิมพ์แบบสามมิติทางชีวภาพช่วยให้ทีมงานที่อยู่โดดเดี่ยวในอวกาศเตรียมพร้อมสำหรับเหตุการณ์ฉุกเฉินจำนวนมากเกินความเป็นไปได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ในอวกาศหรือบนดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ดวงอื่นพื้นที่ภายในห้องนั่งเล่นอยู่ที่ระดับพรีเมี่ยม ศูนย์การแพทย์ที่มีสต็อกเต็มรูปแบบเป็นนักบินอวกาศสุดหรูที่ไม่น่าจะหาซื้อได้ ESA ใช้การบาดเจ็บจากไฟไหม้เป็นตัวอย่างเพื่อแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการพิมพ์ 3 มิติทางชีวภาพ
โดยทั่วไปแล้วอาการบาดเจ็บจากการเผาไหม้ที่รุนแรงจะได้รับการรักษาโดยใช้การปลูกถ่ายผิวหนังจากที่อื่น ๆ บนร่างกายของผู้ป่วย เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการบาดเจ็บครั้งที่สองไปยังพื้นที่ปลูกถ่ายห่างไกลจากอุดมคติเมื่อการวิจัยแสดงให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมการโคจรทำให้แผลยากขึ้นในการรักษา แต่ผิวหนังใหม่สามารถปลูกและพิมพ์ชีวะจากเซลล์ของผู้ป่วยเองแล้วปลูกถ่ายโดยตรง
มีความกระตือรือร้นเพิ่มขึ้นใน ESA สำหรับฐานดวงจันทร์ เป็นขั้นตอนต่อไปที่เป็นตรรกะและเสริมเกตเวย์ Deep Space เพื่อเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสำรวจระบบสุริยะเพิ่มเติม มีโฮสต์ของเทคโนโลยีที่ขับเคลื่อนความพยายามทั้งหมดไปข้างหน้าซึ่ง Additive Manufacturing หรือการพิมพ์ 3D เป็นเพียงหนึ่งเดียว แต่สำหรับตอนนี้การทดสอบเทคโนโลยีเหล่านี้ส่วนใหญ่จะต้องเกิดขึ้นที่นี่บนโลกในสภาพแวดล้อมที่จำลองลักษณะสำคัญของสภาพแวดล้อมทางจันทรคติ
เทคโนโลยีเหล่านี้บางส่วนกำลังถูกทดสอบที่ Pangea-X Moon ของ ESA บน Lanzarote ในหมู่เกาะคานารี ลันซาโรเตเป็นสถานที่ที่สมบูรณ์แบบในการทดสอบลักษณะทางธรณีวิทยาของภารกิจไปยังดวงจันทร์หรือไปยังดาวอังคาร โดยเฉพาะมันจะทดสอบเทคโนโลยีสำหรับการเก็บตัวอย่างหิน
แม้แต่สิ่งที่ดูเหมือนเรียบง่ายเหมือนกับการเก็บตัวอย่างหินก็ยังสับสนด้วยความยากลำบากหลายอย่างในสภาพแวดล้อมอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความล่าช้าในการสื่อสารสามารถทำให้ทุกอย่างยากขึ้น การทดลองเมื่อสัปดาห์ที่แล้วเรียกว่าแอนะล็อก -1 ทดสอบด้านวิทยาศาสตร์การปฏิบัติการและการสื่อสารของภารกิจสำรวจ นักบินอวกาศของอีเอสเอ Matthias Maurer จะอยู่ที่ Pangea-X และจะนำร่องยานสำรวจระยะไกลที่ตั้งอยู่ในเนเธอร์แลนด์ ในการทำเช่นนี้เขาจะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีที่เรียกว่า Electronic Field Book
Electronic Field Book เป็นเครื่องมือที่รวมการกำหนดตำแหน่งแบบเรียลไทม์การแชร์ข้อมูลการแชทด้วยเสียงและอีกมากมาย เป็นระยะแห้งแล้งสำหรับการทดลองว่า Luca Parmitano นักบินอวกาศจะดำเนินการในปีหน้าจากสถานีอวกาศนานาชาติ หนังสือภาคสนามช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญนำทางนักบินอวกาศเพื่อรวบรวมตัวอย่างที่ดีที่สุด
ไม่ว่าจะเป็นการพิมพ์โครงสร้าง 3 มิติการพิมพ์ 3 มิติทางการแพทย์หรือเทคโนโลยีอื่น ๆ ทั้งหมดที่จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาและสมบูรณ์แบบเป็นที่ชัดเจนว่า ESA มีตาบนฐานดวงจันทร์
- ESA Press Release: Future Moon Base
- ESA Press Release: Pangea-X Moon base
- ESA Press Release: การพิมพ์สามมิติผิวหนังกระดูกและส่วนต่างๆของร่างกายภายใต้การศึกษาเพื่อนักบินอวกาศในอนาคต
- ESA Press Release: สร้างฐานทางจันทรคติด้วยการพิมพ์ 3 มิติ
