Člověk by si myslel, že se NASA připravuje na nějaké šermířské souboje ve vesmíru! Alespoň takový dojem by člověk mohl mít, když poprvé uvidí nové brnění, které NASA vyvíjí. Oficiálně to označují jako nový typ „ vesmírná tkanina “, který bude poskytovat ochranu astronautům, vesmírným lodím a rozmístitelným zařízením. Ale pro náhodného pozorovatele to vypadá jako brnění s drátěnou zbrojí!
Nové brnění je duchovním dítětem Polit Casillase, systémového inženýra z laboratoře Jet Propulsion Laboratory NASA. Toto brnění, inspirované tradičními textiliemi, spoléhá na pokroky dosažené v aditivní výrobě (aka. 3-D tisk) a vytváří tkané kovové tkaniny, které se mohou rychle skládat a měnit tvar. A někdy brzy by se dal použít téměř na všechno!
Jako syn módního návrháře ve Španělsku vyrostl Casillas kolem látek a textilií a zaujalo ho, jak se používají pro design. Podobně jako se textilie vyrábí spletením nespočetných nití, prototyp vesmírné tkaniny Casilla spoléhá na 3D tisk, aby vytvořil kovové čtverce z jednoho kusu, které se pak spojí dohromady a vytvoří brnění.
Další příklad 3D-tištěné kovové „vesmírné tkaniny“. Spodní a horní strana látky jsou navrženy tak, aby měly různé funkce. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Kromě své práce s touto novou vesmírnou strukturou Casillas spoluvede i dílnu JPL Atelier, která se specializovala na rychlé prototypování pokročilých konceptů a systémů. Toto rychle se rozvíjející prostředí pro spolupráci pracuje s různými technologiemi a hledá způsoby, jak začlenit nové (jako je 4-D tisk) do stávajících návrhů. Jak Casillas popsal tento koncept v NASA tisková zpráva :
„Nazýváme to ‚4-D tisk‘, protože dokážeme vytisknout geometrii i funkci těchto materiálů. Pokud byla výroba 20. století poháněna masovou výrobou, pak je to hromadná výroba funkcí.“
Prostorové tkaniny mají čtyři základní funkce, mezi které patří odrazivost, pasivní tepelné řízení, skládací a pevnost v tahu. Tím, že jedna strana světlo odráží a druhá jej pohlcuje, materiál působí jako prostředek tepelné kontroly. Může se také skládat mnoha různými způsoby a přizpůsobovat se tvarům, a to vše při zachování pevnosti v tahu, aby bylo zajištěno, že vydrží síly, které na něj tahají.
Tyto tkaniny by mohly být použity k ochraně astronautů a stínění velkých antén, rozmístitelných zařízení a kosmických lodí před meteority a dalšími nebezpečími. Kromě toho by mohly být použity k zajištění toho, že mise do extrémních prostředí budou chráněny před přírodními živly. Vezměme si Jupiterův měsíc Europa, který NASA plánuje v nadcházející dekádě prozkoumat pomocí landeru – aka. a Evropa Clipper mise.
Umělecký koncept mise Europa Clipper. Poděkování: NASA/JPL
Zde a na dalších „oceánských světech“ – jako Ceres, Enceladus, Titan a Pluto – by tento druh flexibilního pancíře mohl poskytnout izolaci pro kosmické lodi. Mohly být použity na přistávacích vzpěrách, aby se zajistilo, že mohou změnit tvar, aby se vešly i na nerovný terén. Tento druh materiálu by také mohl být použit k vybudování stanovišť pro Mars nebo Měsíc – jako např Jižní pól-Aitken Basin , kde trvale zastíněné krátery umožňují existenci vodního ledu.
Další výhodou tohoto materiálu je skutečnost, že je podstatně levnější na výrobu ve srovnání s materiály vyrobenými tradičními výrobními metodami. Za běžných podmínek je navrhování a stavba kosmických lodí složitý a nákladný proces. Ale přidáním více funkcí k materiálu v různých fázích vývoje lze celý proces zlevnit a implementovat nové návrhy.
Andrew Shapiro-Scharlotta je manažerem v kanceláři pro vesmírné technologie JPL, což je kancelář odpovědná za financování technologií v rané fázi, jako je vesmírná struktura. Jak řekl, tento druh výrobního procesu by mohl umožnit nejrůznější návrhy a nové koncepty misí. 'Jen škrábeme na povrchu toho, co je možné,' řekl. 'Použití organických a nelineárních tvarů bez dodatečných nákladů na výrobu povede k efektivnějšímu mechanickému designu.'
V souladu s tím, jak byl 3D tisk vyvinut pro použití na palubě ISS , chce tým JPL tuto látku nejen používat ve vesmíru, ale také ji ve vesmíru vyrábět. V budoucnu Casillas také počítá s procesem, kdy lze nástroje a konstrukční materiály tisknout z recyklovaných materiálů, což nabízí další úspory nákladů a umožňuje rychlou výrobu potřebných součástí na vyžádání.
Takový výrobní proces by mohl způsobit revoluci ve způsobu vytváření kosmických lodí a vesmírných systémů. Namísto lodí, obleků a robotických plavidel vytvořených z mnoha různých částí (které je pak třeba sestavit) by mohly být vytištěny jako „celá látka“. Zdá se, že výrobní revoluce se rýsuje!
Další čtení: NASA