📅 Data publikacji: 25.05.2025
W 2027 roku zespół inżynierów Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) stanął przed wyzwaniem przeniesienia technologii druku 3D w warunki mikrograwitacji. Głównym celem projektu „OrbitalFab” było umożliwienie astronautom wytwarzania drobnych narzędzi bezpośrednio na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Przed wyprawą wybrano trzy kluczowe materiały: poliamid wzmocniony włóknem węglowym, elastyczny TPU oraz specjalną żywicę fotopolimerową utwardzaną promieniowaniem UV. Każdy filament musiał być zmodyfikowany tak, by zachować spoistość warstw w warunkach zerowej grawitacji – unikalna konsystencja i właściwości reologiczne stanowiły o powodzeniu misji. 🛰️
Przed wysłaniem drukarki do stacji wykonano liczne testy w parabolicznych lotach samolotu treningowego, gdzie przez krótki czas panowała nieważkość. Zespół testował mechanikę ekstrudera, system podawania materiałów i mocowanie korpusu drukarki w modułach stacji. Podczas jednej z prób, wężyk podający filament TPU zatkał się przy pierwszej warstwie wydruku, co pozwoliło naukowcom szybko zmodyfikować parametry ciśnienia i temperatury bariery ekstrudera. Po tych kalibracjach każdy kolejny lot przynosił coraz lepsze wyniki – drobne elementy wydrukowane pilotowo zachowywały wymiary z tolerancją ±0,2 mm. 🎯
W dniu 14 kwietnia 2028 r. na ISS dotarła modyfikowana drukarka FabZero-G z zestawem 12 filamentów w tubach próżniowych. Astronauci przeszli szkolenie z obsługi urządzenia – zadbano o intuicyjny interfejs dotykowy oraz system awaryjnego oddzielania dyszy w celu czyszczenia. Pierwszy wydruk miał symboliczne znaczenie: mała płytka montażowa do czujnika ciśnienia do wnętrza modułu Destiny. Gdy wydrukowany element okazał się idealnie dopasowany, cała załoga stacji wybuchła radością – to był pierwszy krok ku niezależnej produkcji części na orbicie. 🎉
Pod koniec Części 1 inżynierowie podsumowali: "Dzięki technologii OrbitalFab zyskujemy elastyczność działania, redukujemy zależność od dostaw z Ziemi i otwieramy nowe możliwości budowy struktur w próżni". To był przełom w postrzeganiu stacji jako nie tylko laboratorium, ale i warsztatu produkcyjnego w kosmosie. 🚀
Po sukcesie pierwszego wydruku, zespół ESA i NASA uruchomił program testów zaawansowanych filamentów metalicznych. Specjalne proszki aluminium i tytanu zostały połączone z żywicą epoksydową, umożliwiającą druku laserowego w technologii SLA modyfikowanej dla warunków mikrociśnienia. W ciągu kolejnych sześciu miesięcy Astronautka Dr. Sara López wydrukowała frezowaną osłonę do łączników hydraulicznych modułu Columbus, co wydłużyło cykl wymiany części serwisowych z dni do minut—tyle zajęło zamknięcie procesu w środowisku stacji. 🛡️
W ramach programu Lunar Gateway testowano druk 3D struktur z regolitowych mieszanek lunarno-podobnych. Agencja DART (Deep-space Additive Research Team) opracowała mieszankę z proszków krzemionkowo-żelazowych, dodając spoiwo zawierające włókna bazaltowe. Drukarka regolithowa, wyposażona w ekstruder ślimakowy, budowała panele konstrukcyjne o grubości 20 cm, warstwa po warstwie. W eksperymentach prowadzonych w symulowanej komorze próżniowej wydrukowano fragment ściany modułu testowego, który przeszedł testy ciśnienia i radaru grubości, potwierdzając szczelność i wytrzymałość. 🏗️
Równocześnie prywatne firmy kosmiczne, takie jak OrbitalManufacture Inc., zaczęły oferować usługę druku 3D w kosmicznych platformach komercyjnych. Subskrypcja łączyła się z kontem klienta online: inżynierowie mogli przesyłać modele CAD ze Ziemi, następnie co 72 godziny otrzymywali gotowe wydruki jako ładunek do stacji. Dzięki temu startupy i uczelnie zyskały dostęp do zaawansowanych narzędzi bez potrzeby wysyłania załogi. To jeszcze bardziej przyspieszyło eksplorację technologii dla kolonii księżycowych i marsjańskich. 🌠
Kończąc drugą część, eksperci ESA stwierdzili: „Orbitalna manufaktura to nie przyszłość, to teraźniejszość. Redukujemy koszty logistyczne, zwiększamy autonomię i otwieramy nowe obszary badawcze w mikrogravity” 💡
W trzeciej fazie projektu „OrbitalFab” zaangażowano międzynarodowe konsorcjum krajów członkowskich ESA, JAXA, CSA i Roscomos. Razem opracowano standardy materiałowe ISO dla druku w próżni, uwzględniając parametry temperatury, próżni i promieniowania kosmicznego. Towarzyszyła temu debata na forum ONZ o prawach własności intelektualnej w przestrzeni kosmicznej – czy każdy model wydrukowany orbitalnie wymaga licencji? 🤔
W nadchodzących misjach Artemis NASA planuje druk 3D habitatów księżycowych, wykorzystując lokalne materiały i nanosząc warstwy chroniące przed promieniowaniem. Firma LunarBuilders współpracuje z ESA, testując moduł drukarki wielkogabarytowej o zasięgu robota 5×5 m, potrafiącej wytworzyć elementy osłonowe i konstrukcyjne w jednym procesie, z możliwością naprawy i modyfikacji przez astronautów. To rewolucja w budowie stałych baz poza Ziemią. 🏠🌕
Komercyjne stacje orbitalne, takie jak Axiom Station, oferują już segmenty drukowania dla klientów biznesowych. Przedsiębiorstwa medyczne eksperymentują z SonicFab – bioprinterem do tkanek, który ma w przyszłości drukować skórę czy nawet niewielkie fragmenty narządów do badań in vitro. W kontekście eksploracji Marsa, SpaceX i NASA prowadzą program testów wielomaterialnych bio-hydrożeli, umożliwiających produkcję żywności i materiałów budowlanych na czerwonej planecie. 🧬🏗️
Podsumowując, dr inż. Malinowska z ESA powiedziała: „Przemysł kosmiczny to kolejny punkt zwrotny – druk 3D pozwala nam nie tylko przetrwać poza Ziemią, ale i rozwijać się autonomicznie. Wkraczamy w erę kosmicznej manufactury, gdzie przestrzeń staje się naszym warsztatem.” 🌟