Kita semua tahu bahawa masa telah lewat untuk pangkalan Bulan. Tetapi kos untuk menghantar semua yang diperlukan dari Bumi untuk membina pangkalan adalah sesuatu yang melarang. Sumur graviti bumi terlalu dalam dan terlalu kuat untuk membawa semua benda ke sana dengan roket. Jadi apa penyelesaiannya?
Menurut ESA, jalan penyelesaiannya ialah Additive Manufacturing (AM) dan In-Situ Resource Utilization (ISRU).
ESA mengetuai projek untuk menghasilkan kaedah yang boleh dicetak AM, atau 3D, sekarang dan di masa depan untuk menjadikan pangkalan Bulan lebih layak. Projek ini disebut "Menentukan Pangkalan Lunar Menggunakan Teknologi Percetakan 3D." Ini adalah semangat perintis lama untuk hidup di luar negeri, tetapi kembali menggunakan teknologi moden dan maju. AM dan ISRU akan menghadkan kebergantungan logistik kita ke Bumi dan membolehkan sebahagian besar pangkalan Bulan perlu dibina daripada sumber yang ada di Bulan; iaitu, debu Bulan itu sendiri.
"Percetakan 3D menawarkan cara yang berpotensi untuk memudahkan penyelesaian bulan dengan pengurangan logistik dari Bumi." -Scott Hovland dari pasukan penerbangan angkasa manusia ESA.
Akhirnya, menurut ESA, pelbagai bahan dan peralatan yang diperlukan untuk pangkalan Bulan dapat dicetak 3D bila dan di mana ia diperlukan. Segala sesuatu dari bahan binaan hingga panel suria, peralatan dan alat hingga pakaian, berpotensi dicetak 3D di Bulan. Ada kemungkinan nutrien dan bahan makanan dapat disediakan melalui percetakan 3D.
Percetakan 3D bukan sahaja menurunkan kos pangkalan Bulan, tetapi menjadikan keseluruhan perusahaan lebih responsif dan disesuaikan. Regolith lunar tidak hanya dapat digunakan untuk membuat sebanyak mungkin struktur dan barang, tetapi juga dapat digunakan untuk mengitar semula dan menggunakan kembali barang-barang yang dibawa dari Bumi.
Projek "Mendapatkan Pangkalan Lunar ..." melihat rancangan tiga fasa untuk pangkalan Bulan yang sangat bergantung pada percetakan 3D:
- Fasa Satu: Boleh bertahan. Ini membahas asas-asas yang diperlukan untuk membolehkan kru kecil bertahan di Bulan, seperti tempat tinggal.
- Fasa Kedua: Lestari. Ini melihat pangkalan Bulan diperluas untuk merangkumi lebih banyak tempat kru, kawasan fabrikasi, dan kemudahan penyelidikan.
- Fasa Tiga: Operasi. Pada fasa ini, pangkalan Bulan beroperasi sepenuhnya dan dibina untuk kediaman jangka panjang.
"Proses cetak yang dipilih akan membolehkan bahan yang tersedia dikitar semula untuk tujuan yang berbeza," jelas Antonella Sgambati dari OHB System AG, yang menguruskan projek tersebut. "Manfaat utama lain dari pencetakan 3-D - atau dikenali sebagai pembuatan aditif - adalah keluasan pilihan reka bentuk yang diizinkan. Komponen, produk dan proses cetakan itu sendiri dapat dirancang semula berdasarkan penggunaan akhir yang dimaksudkan di pangkalan bulan. Keputusan boleh dibuat mengenai cara terbaik untuk menghubungkan bahan yang ada dengan perkakasan yang akan dicetak. "
Punca projek bermula dari tahun 2013, ketika ESA mengupah sebuah firma seni bina untuk merancang struktur yang dapat menahan persekitaran Lunar. Penendang itu harus dibuat dari tanah bulan, atau dalam hal ini, tanah bulan simulasi. Firma seni bina Foster and Partners membina blok bangunan sampel 1.5 tan. Blok bangunan adalah struktur sel tertutup yang berongga dan serupa dengan tulang burung.
"Sebagai latihan, kami terbiasa merancang iklim ekstrem di Bumi dan memanfaatkan manfaat alam sekitar dengan menggunakan bahan-bahan lokal, lestari," kata Xavier De Kestelier dari Foster + Partners Specialist Modeling Group. "Tempat tinggal bulan kami mengikuti logik yang serupa."
Penyelidik di ESA bereksperimen dengan simol regolith lunar untuk mencetak barang kecil 3D seperti skru dan gear, dan juga duit syiling. Regolith tidak terlalu sukar untuk disimulasikan, dan mengandungi perkara seperti silikon, aluminium, kalsium dan oksida besi. Kehadiran bahan-bahan tersebut bermaksud bahawa regolith dapat dibentuk menjadi bentuk yang boleh digunakan.
Sudah tentu, ia tidak semudah menuangkan kotoran bulan ke dalam pencetak dan keluarnya objek yang sangat diperlukan. Pertama, regolith lunar yang disimulasikan diturunkan ke ukuran zarah. Kemudian dicampurkan dengan agen pengikat yang bertindak balas terhadap cahaya. Objek dicetak dari campuran yang dihasilkan, kemudian terkena cahaya untuk mengeraskannya, kemudian akhirnya dipanggang di dalam oven. Menurut ESA, produk siap seperti sekeping seramik debu Bulan.
Salah satu kemungkinan penggunaan percetakan 3D yang paling menarik di masa depan dalam penerokaan angkasa adalah dalam bidang rawatan perubatan, dan ia disebut 'pencetakan bio'. Angkasawan yang pergi ke Bulan dalam misi Apollo telah pergi selama kira-kira 12 hari dan membawa alat pertolongan cemas bersama mereka. Tetapi untuk jenis penginapan jangka panjang yang akan bertahan oleh angkasawan di pangkalan Bulan, tahap rawatan perubatan yang lebih besar mungkin diperlukan.
"Kami bertanya apa yang diperlukan oleh angkasawan dalam jangka pendek, sederhana dan panjang, dan langkah apa yang diperlukan untuk mematangkan pencetakan bio 3D ke tahap di mana ia dapat berguna di angkasa." - Tommaso Ghidini, ketua Bahagian Struktur, Mekanisme dan Bahan ESA.
ESA sedang mencari percetakan 3D dan bagaimana ia dapat membantu memberikan rawatan perubatan bagi angkasawan di Bulan atau di tempat lain. Angkasawan yang menjelajah jauh ke luar angkasa dapat menerima rawatan perubatan menggunakan kulit, tulang dan seluruh badan organ yang dicetak 3D, menurut sekumpulan pakar bioprinting 3D yang berkumpul di bengkel ESA dua hari mengenai percetakan 3D perubatan.
Idea ini berkisar pada idea ‘bio-tinta’. Mereka didasarkan pada sel manusia, dan nutrien dan bahan yang diperlukan untuk menumbuhkan semula tisu badan seperti kulit, tulang dan tulang rawan. Lebih jauh ke masa depan adalah idea untuk mencetak keseluruhan organ. Ini cukup spekulatif pada ketika ini, tetapi percetakan 3D perubatan kemungkinan akan sampai di sana pada suatu masa nanti.
"Kami bertanya apa yang diperlukan oleh angkasawan dalam jangka pendek, sederhana dan panjang, dan langkah apa yang diperlukan untuk mematangkan pencetakan bio 3D ke tahap di mana ia boleh berguna di angkasa," kata Tommaso Ghidini, ketua Struktur, Mekanisme ESA, dan Bahagian Bahan. "Kami menentukan peta jalan pembangunan dan garis masa, dengan tujuan agar kumpulan ini menjadi kumpulan kerja ilmiah di masa depan, mendorong kemajuan."
Pencetakan bio 3D membolehkan kru terpencil di angkasa bersiap sedia untuk menghadapi jumlah kecemasan yang lebih besar daripada teknologi semasa. Di ruang angkasa, atau di Bulan atau planet lain, ruang di dalam tempat tinggal berada pada tahap premium. Pusat perubatan yang lengkap adalah angkasawan mewah yang kemungkinan besar tidak akan mampu dimiliki. ESA menggunakan kecederaan akibat luka bakar sebagai contoh untuk menggambarkan faedah pencetakan bio 3D.
Kecederaan luka bakar yang teruk biasanya dirawat menggunakan cantuman kulit dari tempat lain di badan pesakit. Ini melibatkan kecederaan sekunder pada kawasan yang ditransplantasikan, jauh dari keadaan ideal ketika penyelidikan menunjukkan bahawa persekitaran orbit menjadikan luka lebih sukar untuk sembuh. Sebaliknya, kulit baru dapat tumbuh dan dicetak secara bio dari sel pesakit sendiri, kemudian dipindahkan secara langsung.
Terdapat semangat yang semakin meningkat di ESA untuk pangkalan Bulan. Ini adalah langkah logik seterusnya, dan melengkapkan Deep Space Gateway sebagai titik awal untuk penerokaan lebih lanjut mengenai Sistem Suria. Terdapat sebilangan besar teknologi yang mendorong keseluruhan usaha ke depan, yang mana Pengilangan Aditif, atau percetakan 3D, hanya satu. Tetapi buat masa ini, pengujian sebahagian besar teknologi ini harus dilakukan di Bumi, dalam lingkungan yang mensimulasikan aspek penting dari lingkungan bulan.
Sebilangan teknologi ini sedang diuji di pangkalan Pangea-X Moon ESA di Lanzarote di Kepulauan Canary. Lanzarote adalah tempat yang tepat untuk menguji beberapa aspek geologi misi ke Bulan, atau ke Marikh. Secara khusus, ia akan menguji teknologi untuk mengambil sampel batuan.
Bahkan sesuatu yang kelihatan semudah mengambil sampel batu dibingungkan oleh pelbagai kesukaran dalam persekitaran ruang. Khususnya, kelewatan komunikasi dapat menjadikan semuanya lebih mencabar. Satu eksperimen minggu lalu yang disebut Analog-1 menguji aspek sains, operasi dan komunikasi misi penerokaan. Angkasawan ESA Matthias Maurer akan berada di Pangea-X dan akan memandu jarak jauh sebuah rover yang terletak di Belanda. Untuk melakukan ini, dia akan menggunakan teknologi yang disebut Buku Medan Elektronik.
Buku Medan Elektronik adalah alat yang menggabungkan kedudukan masa nyata, perkongsian data, sembang suara dan banyak lagi. Proses percubaan yang sukar dilakukan oleh angkasawan ESA Luca Parmitano tahun depan dari Stesen Angkasa Antarabangsa. The Field Book membolehkan para saintis pakar membimbing angkasawan mengumpulkan sampel terbaik.
Sama ada pencetakan 3D struktur, percetakan 3D bio-perubatan, atau semua teknologi lain yang perlu dikembangkan dan disempurnakan, jelas bahawa ESA mengawasi pangkalan Bulan.
- Siaran Akhbar ESA: Pangkalan Bulan Masa Depan
- Siaran Akhbar ESA: Pangea-X Moon base
- Siaran Akhbar ESA: Kulit Percetakan 3D, Tulang, dan Bahagian Tubuh yang Sedang Dikaji untuk Angkasawan Masa Depan
- Siaran Akhbar ESA: Membina Pangkalan Lunar Dengan Percetakan 3D
