Voisi ajatella, että NASA valmistautui jonkinlaisiin miekkataisteluihin avaruudessa! Ainakin siitä voi saada kuvan, kun he näkevät uuden panssarin, jota NASA kehittää ensimmäistä kertaa. Virallisesti he viittaavat siihen uudenlaisena "avaruuskankaana", joka suojaa astronauteja, avaruusaluksia ja siirrettäviä laitteita. Mutta satunnaiselle tarkkailijalle se näyttää paljon kuin ketjun postin panssari!
Uusi panssari on NASA: n Jet Propulsion -laboratorion järjestelmäinsinöörin Polit Casillasin aivotradi. Perinteisten tekstiilien innoittamana, tämä panssari perustuu lisäaineiden valmistuksessa (eli 3-D-painatus) saavutettuihin edistyksiin kudottujen metallikankaiden luomiseksi, jotka taittuvat ja muuttavat muotoa nopeasti. Ja joskus pian sitä voidaan käyttää melkein kaikkiin!
Espanjassa muodisuunnittelijan pojana Casillas kasvoi kankaiden ja tekstiilien ympärillä, ja hän oli kiinnostunut siitä, kuinka niitä käytetään suunnittelun vuoksi. Aivan samalla tavalla kuin tekstiilejä tuotetaan kutomalla yhteen lukemattomia lankoja, Casillan prototyyppinen avaruuskangas perustuu kolmiulotteiseen painatukseen luodakseen metalli neliöitä yhdestä kappaleesta, jotka sitten kootaan yhteen panssarin muodostamiseksi.
Tämän uuden avaruuskankaan kanssa tekemän työn lisäksi Casillas johtaa JPL: n Atelier-työpajaa, joka on erikoistunut edistyneiden konseptien ja järjestelmien nopeaan prototyyppien laatimiseen. Tämä nopeatempoinen yhteistyöympäristö toimii eri tekniikoiden kanssa ja etsii tapoja sisällyttää uudet (kuten 4-D-tulostus) olemassa oleviin malleihin. Kuten Casillas kuvasi tätä käsitettä NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Kutsumme sitä” 4-D-tulostamiseen ”, koska voimme tulostaa sekä näiden materiaalien geometrian että toiminnan. Jos 1900-luvun valmistusta ohjasi massatuotanto, niin tämä on toimintojen massatuotanto. ”
Avaruuskankaalla on neljä olennaista toimintoa, joihin kuuluvat heijastavuus, passiivinen lämmönhallinta, taitettava ja vetolujuus. Kun toinen puoli heijastaa valoa ja toinen absorboi sitä, materiaali toimii lämmönhallinnan välineenä. Se voi myös taittaa monin eri tavoin ja mukautua muotoihin säilyttäen samalla vetolujuuden varmistaakseen, että se pystyy ylläpitämään sitä vetäviä voimia.
Näitä kankaita voidaan käyttää astronautien suojaamiseen ja suurten antennien, siirrettävien laitteiden ja avaruusalusten suojaamiseen meteoriiteilta ja muilta vaaroilta. Niitä voitaisiin lisäksi käyttää varmistamaan, että äärimmäisiin ympäristöihin tehtävät suojaukset suojataan elementeiltä. Mieti Jupiterin kuun Eurooppaa, jota NASA aikoo tutkia tulevana vuosikymmenenä laskeutumislaitteen avulla. Europa Clipper tehtävä.
Täällä ja muissa ”merimaailmoissa” - kuten Ceres, Enceladus, Titan ja Pluto - tällainen joustava panssari voisi tarjota eristyksen avaruusaluksille. Niitä voitaisiin käyttää laskeutuessa tukirakenteissa varmistaakseen, että ne voivat muuttaa muotoaan sopiakseen myös epätasaiselle maastolle. Tällaista materiaalia voitaisiin käyttää myös rakentamaan elinympäristöjä Marsille tai Kuulle - kuten etelänavan ja Aitkenin valuma-alueelle, jossa pysyvästi varjostetut kraatterit sallivat vesijään olemassaolon.
Tämän materiaalin toinen etu on se, että se on huomattavasti halvempaa valmistaa verrattuna materiaaleihin, jotka on valmistettu perinteisillä valmistusmenetelmillä. Avaruusalusten suunnittelu ja rakentaminen on tavanomaisissa olosuhteissa monimutkainen ja kallis prosessi. Mutta lisäämällä materiaaliin useita toimintoja kehitysvaiheissa, koko prosessi voidaan tehdä halvemmaksi ja uusia malleja voidaan toteuttaa.
Andrew Shapiro-Scharlotta on johtaja JPL: n avaruusteknologiatoimistossa, joka vastaa varhaisvaiheen tekniikoiden, kuten avaruuskankaan, rahoittamisesta. Hänen mukaansa tällainen tuotantoprosessi voisi mahdollistaa kaikenlaisia malleja ja uusia toimintakonsepteja. "Me vain raaputaan pintaan mitä mahdollista", hän sanoi. "Orgaanisten ja epälineaaristen muotojen käyttö ilman lisäkustannuksia valmistukseen johtaa tehokkaampiin mekaanisiin rakenteisiin."
Sen mukaisesti, kuinka kolmiulotteista painatusta on kehitetty käytettäväksi ISS: ssä, JPL-tiimi ei vain halua käyttää tätä kangasta avaruudessa, mutta myös valmistaa sitä myös avaruudessa. Tulevaisuudessa Casillas suunnittelee myös prosessia, jolla työkalut ja rakennemateriaalit voidaan tulostaa kierrätysmateriaaleista, tarjoamalla lisäkustannussäästöjä ja mahdollistamalla tarvittavien komponenttien nopea, tilausvalmis tuottaminen.
Tällainen tuotantoprosessi voisi mullistaa tavan, jolla avaruusalukset ja avaruusjärjestelmät luodaan. Monista eri osista (jotka sitten on koottava) luotujen alusten, puvujen ja robottiveneiden sijaan ne voidaan tulostaa kuin “koko kangas”. Valmistusvallankumous näyttää siltä, loometh!
