Аддитивные технологии имеют огромный потенциал для применения не только на Земле, но и в космосе. На этой неделе Техасский университет в Эль-Пасо (UTEP) присоединился к проекту, призванному обеспечить автономное жизнеобеспечение космонавтов в ходе будущих полетов на Луну и Марс. Его организаторы выделили грант в размере $615 000, который получат изобретатели технологии производства перезаряжаемых батарей из лунного и марсианского грунта-реголита.
Данный проект является частью более масштабного исследования с целью помочь людям не просто слетать на Луну или Марс и вернуться обратно, но также вести определенную деятельность на этих планетах. Решить эту задачу можно путем снижения веса полезной нагрузки разными способами, в том числе при помощи возможностей 3D печати. Более того, аддитивные технологии также были выбраны из-за их способности быстро организовать локальное производство.
Исследователи убеждены, что 3D печать позволит эффективно создавать объекты инфраструктуры прямо на Луне и Марсе: например, жилые модули, системы генерации и хранения энергии и т.д. Проект университета Техаса посвящен именно последнему из перечисленных направлений. Команда ученых приступила к разработке технологии автономного производства батарей, необходимых для зарядки оборудования космических кораблей и станций, портативных аккумуляторов, роботов и других систем.
Возможна ли 3D печать в космосе?
Исследование UTEP станет частью гораздо более крупного проекта стоимостью $2.5 млн, в котором принимают участие университет Янгстауна (YSU), а также компании-производители 3D принтеров Formlabs и ICON. Сотрудничество UTEP и NASA позволило достигнуть определенного прогресса в этой сфере. Его результаты были отражены в недавно опубликованной статье под названием “Как будет выглядеть производство батарей на Луне и Марсе?”. Если кратко, то ученые планируют задействовать для этого две технологии 3D печати: экструзию материала (ME) и фотополимеризацию (VPP). В перспективе такая комбинация позволит создавать полноценные батареи разной формы и дизайна.
В ходе этого проекта команда ученых из Техасского университета имеет возможность продемонстрировать свою экспертность сразу в двух направлениях: хранении энергии и 3D печати. Аддитивное производство создает уникальный подход в разработке мощных энергоемких батарей нестандартной формы. С их помощью космонавты получат неограниченный резерв автономных источников энергии. А это будет весьма полезно для выполнения многих операций в космосе и на поверхности Луны или Марса в условиях невозможности пополнения запасов с Земли.
Стоит отметить, что эти батареи будут отличаться от привычных нам устройств литий-ионного типа. Дело в том, что Li-Ion батареи невозможно производить на Луне и Марсе, так как в грунте этих планет отсутствует литий. Вместо этого ученые планируют заменить их натрий-ионными аналогами, так как натрий гораздо легче добыть в условиях космоса. Одним из первых шагов на пути к реализации этого проекта станет экстракция необходимых для производства материалов и прекурсоров из лунного и марсианского грунта-реголита. На сегодняшний день команда специалистов из UTEP и YSU уже разработала композитное сырье для каждого элемента натрий-ионной батареи при помощи 3D печати методом фотополимеризации. В то же время эксперты из NASA напечатали на 3D принтере специальные композитные чернила, которые будут использоваться для экструзии материала.
Эксперты и энтузиасты с интересом наблюдают за тем, как 3D печать помогает человечеству осваивать космос. Более того, разработчики утверждают, что такие инновационные батареи найдут широкое применение и на Земле. Например, их можно встраивать в напечатанные на 3D принтере части зданий, используя в качестве резервуаров солнечной энергии.