우주에서 제작: 궤도에 첨가물

3D 프린팅 기술의 발전으로 조만간 외계 제조가 현실화될 수 있습니다. 스튜어트 네이선 보고

커크 선장과 피카드 선장이 기억에 남는 말을 했듯이 우주는 최후의 개척지입니다. 탐험만을 위한 것이 아닙니다. 태양계 내 인간 존재에 대한 계획이 더욱 발전함에 따라 연구자들은 지금까지 지구에 국한된 인간 활동 영역을 우주로 확장하는 방법을 점점 더 찾고 있습니다. 최근 Coventry의 제조 기술 센터에서 열린 회의에서 살펴본 바와 같이 한 분야는 제조입니다.

제조의 매우 구체적인 영역이 연구되고 있습니다. 즉, 우주에서 대피소, 서식지, 도구와 같이 인간 탐험가의 임무에 필요할 수 있는 품목(5년 이상 지속 여부)과 우주선을 제작하는 것입니다. 이에 대한 첫 번째 단계는 이미 조사되기 시작했습니다. 우주선의 궤도 내 조립은 1980년대 후반과 1990년대 초반에 러시아 발사대와 우주 왕복선에 의해 운반된 모듈로 국제 우주 정거장(ISS)을 건설하면서 눈에 띄는 성공을 거두었습니다. , 자율 도킹 기동 또는 우주 비행사 승무원이 조립합니다.

외계 제조의 근거는 ISS 구축 전략과 동일합니다. 즉, 지구에서 제작하여 궤도에 발사하는 것보다 어색하고 큰 품목을 현장에서 제작하는 것이 더 쉽습니다. 진동과 발사의 혹독함을 견딜 필요도 없고 안전한 운송을 위해 포장할 필요도 없습니다. 중요한 것은 운송이 필요한 원자재의 질량입니다.

물론 이것은 이론적이다. 더 쉬울 수도 있지만 실제로 무언가를 만드는 작업은 여전히 ​​극복해야 하며 비교적 최근까지 확립된 제조 기술 중 극소수만이 미세 중력 조건에서 사용하기에 적합하거나 실용적이었습니다.

이 분야에 대한 엔지니어의 이전 진출에서는 플라스틱 압출과 같은 기술을 검토하여 긴 붐을 만들었지만 예를 들어 우주선의 주요 모듈을 제작하는 능력은 완전히 부족했습니다.

이러한 상황은 분말이나 와이어와 같은 매우 단순한 형태의 원자재를 상대적으로 복잡한 3차원 기하학적 모양으로 바꾸는 적층 가공 기술의 출현으로 바뀌었습니다. 이를 통해 우주에 복잡한 구조물을 건설할 수 있으며, 원자재를 컴팩트한 형태로 궤도로 운반해야 합니다.

영국 우주국의 Tony Mears에 따르면, "[적층 가공]은 우주 제조 분야를 뒤흔들 잠재력이 있습니다. 전통적인 기계 비용을 없애는 것부터 새로운 디자인을 만드는 것까지, 적층 제조는 광학 기기에 접근하는 방식을 변화시키고 있습니다. , 거울, 심지어 로켓 엔진까지. 영국 우주국은 이 모든 프로젝트에 대해 TRL(기술 준비 수준) 중반까지 자금을 지원했으며 모두 상용 응용 분야에서 유망한 미래를 가지고 있습니다."

모든 적층 기술이 우주에서 사용하기에 적합한 것은 아닙니다. 가장 일반적으로 3D 프린팅이라고 불리는 기술인 분말층 적층 제조(레이저를 사용하여 금속 또는 폴리머 분말을 녹여 품목을 조각별로 만드는 경우)는 적합하지 않습니다. 노팅엄 대학교 적층 제조 센터 소장인 Richard Hague 교수는 The Engineer에게 중력이 없으면 3D 프린터 내부에 파우더 베드를 통합하는 것이 불가능하므로 이 기술도 불가능하다고 설명했습니다. .

그러나 유망한 기술 중 하나는 WAAM(와이어 + 아크 적층 제조)입니다. 용접에서 파생된 이 기술은 로봇 팔에 장착된 전기 아크 이펙터를 사용하여 와이어의 금속을 이펙터 팔이 설명하도록 프로그래밍된 모든 모양으로 증착합니다. 이러한 시스템은 원을 그리며 움직이는 것이 간단하기 때문에 끝이 둥근 원통과 구를 만드는 데 특히 적합합니다. 둘 다 우주선과 서식지에 일반적으로 사용되는 모양입니다. 가압된 가스를 담도록 설계된 탱크는 매우 일반적으로 이와 같은 모양입니다.