3D tisk, to je oč v dnešním článku poběží. Nicméně, už jen málokoho nějaký 3D tisk může překvapit. Tiskne kde kdo a z kde jakého materiálu. Přesto by vás to tentokrát zajímat mělo. Udivující nebude ani tak to, že vám představíme experimentální 3D tisk v kosmickém prostoru – to už jsme také viděli. Tentokrát půjde o 3D tisk přímo v otevřeném kosmickém prostoru! To znamená bez atmosféry paluby Mezinárodní kosmické stanice a ve velmi malém balení tvořeném pouhými třemi CubeSatovými kostkami. A dlouhodobější cíle? Vznik první kosmické stavební firmy, která bude zaměřená na stavbu velkých kosmických struktur. Posaďte se a žasněte nad dalším zajímavým nákladem, který při svém prvním letu vezme do kosmu evropská raketa Ariane 6.

Prototyp kosmické 3D tiskárny pro použití v otevřeném kosmickém prostoru – Replicator od Orbital Matter
Zdroj: https://www.esa.int/

Mise Replicator od polsko-německého startupu Orbital Matter bude demonstrovat novou technologii 3D tisku přímo na oběžné dráze. Cíle tohoto experimentu potažmo této mladé firmy nejsou malé – otevřít dveře novým velkým kosmickým strukturám, jež by jinak nebylo možné postavit pomocí běžných nosičů. A to vše za použití menšího množství zdrojů a tedy i nižších nákladů. Pokud se ovšem jejich technologie osvědčí, což má ukázat zejména mise na Ariane 6.

Název Replicator je poctou technologií, které se objevují jako zásadní prvky v různých sci-fi dílech. Od strojů, které jsou schopny vyrábět složité výrobky a jídlo, třeba jako ve Star Treku. Ve vesmíru tohoto díla stála tato technologie za změnou celé společnosti na Zemi, ale ve filmech a seriálech je prezentována zejména jako rychlý tvůrce jakéhokoli jídla. Sami představitelé Orbital Matter také šibalsky vzpomínají na jednoho z hlavních nepřátel hrdinů Hvězdné Brány. Tamější replikátoři dokázali vstřebáváním okolního materiálu a technologií provádět nekonečnou replikaci sama sebe. Nevzpomenout nejde ani na roboty z filmů Blade Runner.

Orbital Matter však neplánuje vyrábět hamburgery nebo lidi podobné strojům. Jejich záměry jsou poněkud pragmatičtější. Dlouhodobým cílem je stát se první stavební společností v kosmickém prostoru a jednoho dne vyrábět velké struktury kosmické infrastruktury přímo na oběžné dráze, na Měsíci a Marsu. A hlavně snížit cenu za výstavbu kosmických objektů a udělat tak vesmír přístupnější. Cílem vývoje jejich nové metody 3D tisku bylo, aby fungovala přímo ve vakuu a v mikrogravitaci a nevyžadovala při výrobě teplo. To je důležité, jelikož v kosmickém prostoru není atmosféra, která by ochlazovala díly rychlým odváděním energie. V kosmu trvá jakékoli chlazení velmi dlouho a vyžaduje velkou plochu. Proces společnosti Orbital Matter tiskne bez tepla, což umožňuje mnohem rychlejší vytváření struktur ve vakuu. Společnost však neprozradila technické detaily jejich technologie, ale jde o to, že nebude potřeba nahřívat materiál na takovou teplotu, která by vyžadovala zásadní chladnutí. Jelikož jde o firemní know-how, musíme se prozatím s takovým tvrzením smířit.

Společnost se také nezmiňuje o tom, jak bude řešit případnou degradaci takto vzniklých struktur. Už dříve byly na palubě ISS prováděny experimenty, které sledovaly postupnou degradaci 3D vytištěných dílů. Na této degradaci se podílí zejména ultrafialové záření a v případě vystavení takového dílu kosmickému vakuu se tento proces zrychluje. Detaily může prozradit plánovaný experiment.

Jakub Stojek, CEO společnosti a Robert Ihnatisin hlavní technolog Orbital Matter
Zdroj: https://www.esa.int/

3D tisk neboli aditivní výroba byl poprvé na oběžné dráze vyzkoušen na Mezinárodní vesmírné stanici v roce 2014 a osvědčil se pro výrobu nástrojů a náhradních dílů, které jsou potřeba ihned. Dosud se neprokázalo, že by nějaká technologie 3D tisku fungovala v podstatně drsnějších podmínkách mimo kosmickou stanici, v otevřeném prostoru, což samozřejmě omezuje její širší využití.

Výroba přímo v kosmickém prostoru znamená, že velké konstrukce by v zásadě mohly být postaveny z menšího množství materiálů, protože nemusí odolávat náročným podmínkám během startu. To by mohlo znamenat, že na oběžné dráze by se mohly stavět velké kosmické solární elektrárny, komunikační antény, větší teleskopy pro vědecké mise a dokonce i větší kosmické stanice. Takové struktury by mohly přinést skutečné výhody, od zlevnění elektřiny, ekologické výroby energie až po snížení nákladů na výrobu velkokapacitních komunikačních prostředků vybavených velkými anténami.

Společnost Orbital Matter již předvedla, že její technologie 3D tisku funguje ve vakuu na Zemi, ale během prvního startu Ariane 6 provede svou první demonstraci v kosmu: jejich 3U CubeSat (10 × 10 × 30 cm) vytiskne ve výšce 580 km prut dlouhý 50 cm z vlastního polymerového materiálu.

Robert Ihnatisin, technologický ředitel společnosti Orbital Matter, dodává: „Ariane 6 bude působit jako katalyzátor obnovených schopností Evropy v oblasti vynášení nákladů do kosmu a náš experiment během jejího inauguračního letu by mohl Evropě pomoci stát se předním hráčem v oblasti výroby na oběžné dráze, protože demonstrujeme, že 3D tisk v kosmickém prostoru je skutečně možný.“

Společnosti věří i další. „Výrobní kapacity v kosmickém prostoru se musí exponenciálně rozšiřovat, aby se zlepšila kritická infrastruktura pro Zemi a pro lidstvo, které se potenciálně stane multiplanetárním druhem. Společnost Orbital Matter neřeší jen zásadní výzvu, ale její zakladatelé ztělesňují myšlení úspěšného startupu. Díky jejich štíhlému přístupu zaměřenému na zákazníka pevně věříme, že se jim podaří proplout složitým prostředím kosmického průmyslu a prokázat přitom odolnost i prozíravost.“ řekl Marcus Erken, zakládající partner společnosti Sunfish Partners, která do této firmy investovala zásadní kapitál, který umožnil mimo jiné i výrobu prvních letových kusů jejich 3D tiskáren.

Společnosti Orbital Matter po celou dobu plánování a vývoje jejich mise pomáhala společnost RIDE! space se sídlem v Paříži, která se zúčastnila výběrového řízení ESA PUSH. Byla také vybrána k uspořádání soutěže, v níž vítěz získá zdarma služby k vynesení jejich nákladů. Společnost RIDE! poskytuje digitální platformu pro služby vynesení nákladů do kosmu, od vyhledávání příležitostí pro vynesení až po hodnocení výkonu, ceny a úrovně takových služeb. Kromě platformy společnost nabízí podporu při kvalifikaci přístrojů, dokumentaci, dopravu na místo integrace, integraci a vypuštění, propagaci a mnoho dalšího. „Jsme potěšeni, že se svou přítomností na prvním startu Ariane 6 můžeme zapsat do evropské kosmické historie,“ vysvětluje Valentin Benoit, generální ředitel společnosti. „Celý tým pracuje ruku v ruce se společností Orbital Matter na dokončení startovní kampaně této ambiciózní a převratné mise 3D tisku v kosmickém prostoru.“

Již dříve navíc Orbital Matter uzavřela společné memorandum s firmami Thales Alenia Space a Leonardo, které jsou dlouholetými nejvýznamnějšími hráči na poli evropského kosmického průmyslu. Cílem je, aby se společnost naučila spolupracovat s podobným velkým hráčem. Obě firmy navíc tímto vyjadřují zájem na dalším vývoji této slibné technologie.

Zdroje informací:
https://www.orbital-matter.com/
https://www.esa.int/
https://digitalcommons.usu.edu/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/05/Andreas_installed_Metal_3D_Printer
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/05/Replicator_prototype
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2024/05/Orbital_Matter
https://3dprint.com/wp-content/uploads/2024/05/1713798514868.jpg