Европейское космическое агентство - ESA - объявило об уникальном эксперименте для облегчения перспективных исследований Луны и Марса. В рамках миссии по снабжению Cygnus NG-20, которая стартовала 30 января, на МКС был отправлен 3D-принтер для печати металлом.
Предполагается, что 3D-принтер сможет не только создать на орбите новые инструменты, но и переработать для этого фрагменты старых спутников - так сформируется замкнутая космическая экономика. Повторное использование материалов позволит сэкономить время и ресурсы, связанные с отправкой инструментов и грузов на ракете, и позволит исследователям космоса печатать необходимые детали на орбите.
Но это будет потом. Пока же астронавт ESA Андреас Могенсен должен подготовить и установить 3D-принтер весом около 180 кг в европейскую выдвижную стойку Mark II в модуле ESA «Колумбус». Печать будет осуществляться удаленно, с Земли.
Сложность работ 3D-печати металлом в том, что при этом используются высокие температуры - температура плавления нержавеющей стали составляет около 1400 °C, а металл плавится с помощью лазера. Это создает риски для экипажа и самой станции, но, если все получится, это будет мировым прорывом в освоении космоса.
Металлический 3D-принтер использует нержавеющую сталь. Проволока из нее подается в область печати и нагревается мощным лазером, который в миллион раз мощнее обычной лазерной указки. При погружении проволоки в ванну с расплавом, конец проволоки плавится, и металл добавляется к отпечатку.
Ванна с расплавом имеет очень малые размеры, около миллиметра в поперечнике, и поверхностное натяжение жидкого металла удерживает его на месте в условиях невесомости. Принтер работает в герметичном корпусе, чтобы предотвратить попадание избыточного тепла или дыма в салон космической станции. Перед началом печати внутренняя кислородная атмосфера принтера будет заменена азотом, так как горячая нержавеющая сталь окислится при воздействии кислорода.
Для проверки производительности 3D-принтера Metal выбрали четыре формы. Их сравнят с отпечатками, которые были созданы на Земле. Каждый из четырех отпечатков имеет размер меньше банки газировки и весит менее 250 граммов.
После распечатки астронавт Андреас вынет каждую форму из принтера и упакует для безопасной отправки на Землю. Одну форму направят в Европейский центр астронавтов в Кёльне, одну - в Технический университет Дании, а две - в Европейский центр космических исследований и технологий. Специалисты проведут макроанализ и микроанализ напечатанных деталей, исследуют их тепловые свойства, проанализируют и выявят различия в качестве и производительности печати между космической и земной средой.
Стоит отметить, что печать новых объектов в этом году на борту МКС планирует и Россия. Эксперимент с использованием 4D-биопечати предполагает создание трубчатых органов в условиях невесомости - мочеточника, уретры и других - и отправку их на Землю для изучения.