Krůčky k soběstačnosti vesmírných základen

Budoucí vesmírné základny budou zřejmě dlouhou dobu (ne-li navždy) závislé na dodávkách ze Země. To je jedním z limitujících faktorů jejich zakládání, provozování a udržitelnosti. Proto se již nyní zkoumají možnosti jak tuto závislost alespoň zčásti omezit. Potřebných položek se čítá na stovky, tisíce a možná i desetitisíce – od těch kritických, až po nedůležité – a možná zbytné, ale přesto závažné z různých hledisek ( jedním z nich je třeba psychická pohoda posádek). Některých je potřeba tuny, jiných třeba jen gramy, ale i ty mohou chybět. Pro jejich dopravu na základny je podstatná nosnost zásobovacích lodí, délka dopravy a v neposlední řadě i jejich cena, vč. ceny za dopravu. Cokoli budou moci základny vyrobit z místních zdrojů bude velkou úlevou pro dopravní zátěž, a zároveň oněmi pověstnými krůčky směrem ke vzdálené (hypotetické) soběstačnosti. V jeden den se mi v počítači sešly články o prokrocích hned v několika takových oblastech. Následuje jejich krátký popis.

Součástky vyrobené z umělého regolitu
Zdroj: https://www.esa.int/var/esa/

Již trochu starší zpráva z ESA hovoří o tom, že v rámci projektu URBAN (Conceiving a Lunar Base Using 3D Printing Technologies), podporovaného programem ESA Discovery and Preparation. Projekt URBAN zpracovávalo konsorcium COMEX, LIQUIFER Systems Group, SONACA Space GmbH pod vedením OHB System AG. Na snímku jsou keramické součástky vyrobené technologií 3D tisku za použití umělého lunárního regolitu. Rozemletá a prosetá na drobné částečky byla zrníčka regolitu smíchána se snadno reagujícím pojidlem a jednotlivé tištěné vrstvy byly vytvrzeny expozicí světlu. Výsledné vytištěné součástky byly potom vypáleny v peci. Materiálový inženýr ESA Advenit Makaya tuto práci komentoval: „Tyto součástky jsou nejjemnější dosud vyrobené z umělého regolitu a demonstrují vysokou úroveň přesného tisku a rozšiřující oblasti jejich využití. Jestliže bude někdo v měsíční základně potřebovat vyrobit nástroje nebo součástky strojů, aby nahradil ty rozbité, bude zásadní rozměrová přesnost a tvarová věrnost vytištěných náhražek. Ty na snímku jsou výrobkem rakouské firmy Lithoz, která se věnuje keramickému 3D tisku. Běžně tisknou z takových materiálů jako jsou oxidy hliníku, zirkonu nebo křemíku. Nyní jsme demonstrovali, že je totéž možné za použití regolitu, který je směsí různých oxidů (zejména křemíku, ale také hliníku, vápníku a železa, mimo jiných).” Johannes Homa, CEO společnosti Lithoz dodal: „Díky našim zkušenostem při aditivní výrobě keramických materiálů jsme byli schopni dosáhnout těchto výsledků velmi rychle. Věříme, že keramická aditivní výroba na Měsíci má obrovský potenciál.” Jako další krok bude testována pevnost a mechanické vlastnosti vytištěných součástek – s vizí, že by podobné součástky jednoho dne mohly nahrazovat (vadné) součástky na lunární základně bez nutnosti jejich výměny součástkami dopravovanými ze Země.

Astronaut Gerst při experimentu MICS
Zdroj: https://cdn.cnn.com/

Astronaut ESA Alexander Gerst provedl během své druhé mise na ISS poprvé experiment s výrobou betonu v prostředí mikrogravitace. Byla to součást projektu Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) podpořeného grantem NASA č. NNX17AC48G. Vedoucí výzkumnice projektu Aleksandra Radlinska z PennState experiment komentovala slovy: „Jak vytvrdne? Jaká bude jeho mikrostruktura? To jsou otázky, na které se snažíme najít odpověď.”

Distribuce pórů v pozemském (černě) a vesmírném (červeně) betonu
Zdroj: https://www.frontiersin.org/

Výzkumníci studovali jak se cementový prach rozpustil ve vodě. Směsi připravené na ISS byly porovnávány se vzorky promíchanými na Zemi. Cementová pasta připravená na ISS je více porézní. „Zvýšená porozita má přímou spojitost s pevností materiálu, ale tu budeme u vzorků z ISS teprve zkoumat”, řekla Radlinska. „I když je beton na Zemi používán tak dlouho, zatím ne zcela rozumíme všem aspektům hydratačního procesu.” Dodala, že nyní víme, že existují určité rozdíly mezi pozemskými a vesmírnými systémy, a že je nutno je prozkoumat. Otázkou zůstává, jak by vzorky z vesmíru vypadaly, kdyby byly míchány v otevřeném prostředí, nikoli v uzavřených pouzdrech. Porozumění tomu, jak se beton chová ve vesmíru má podle NASA přímé vazby na budoucí plány na stavbu habitatů na Měsíci nabo na Marsu. V současné době by měl na ISS probíhat experiment se vzorky betonu obsahujícími umělý lunární regolit. Radlinska řekla, že potvrdili hypotézu, že beton v prostředí mikrogravitace vyrobit lze. „Nyní můžeme přistoupit k dalším krokům – najít pojiva, která budou specifická pro vesmír a pro různé úrovně gravitace (od nuly po gravitaci Marsu), a pro hodnoty mezi nimi.”

V Praze probíhala vizionářská konference “Future Port Prague”, na které byla celá řada zajímavých prezentací. Jednou z nich byla prezentace The Future of Meat – dawn of a revolution in our food system (Budoucnost masa – úsvit revoluce našeho stravování). Pěstování umělého /cultured – kultivovované in vitro/ masa již provádí několik firem (mluví se o nejméně dvou tuctech start-upů) , ale tato proklamuje, že k výživě odebraných buněk nepotřebuje další živočišné ingredience (zejména sérum), a že jsou připraveni k prvním komerčním prodejům již letos. Mají připraveny i recepty pro jeho použití. Po první veřejné konzumaci v Londýně v roce 2013, připravené vědci z Maastrichtské univerzity, došlo k dramatickému pádu cen. Předpokládá se, že ceny s konvenční živočišnou produkcí se srovnají během dalších deseti let. Tato technologie není zatím deklarována pro použití ve vesmíru, ale něco podobného pro podporu budoucí soběstačnosti základen bude nezbytné.

Posledním článkem je ten o zařízení, které by z měsíčního regolitu separovalo kyslík. Jedná se o práci týmu kolem projektu GaLORE (Gaseous Lunar Oxygen from Regolith Electrolysis). Je potřeba ho zmínit, protože mne vlastně přiměl k sestavení tohoto článku. Až během psaní jsem si vzpomněl, že podrobnosti o tomto projektu byly již v Kosmonautixu Dušanem Majerem docela nedávno popsány (tak jsem napsané zas vesele vypustil).

V různých laboratořích, i na oběžné dráze, probíhá řada experimentů a projektů, jejichž výsledky mohou být dalšími krůčky k soběstačnosti budoucích vesmírných základen. Čas od času o nich budeme dále informovat.

Zdroj informací:
https://gizmodo.com/
http://fti.neep.wisc.edu/
https://edition.cnn.com/
https://www.frontiersin.org/
https://www.esa.int/

https://www.nasa.gov/
https://www.ju.st/en-us/stories/clean-meat

Zdroj obrázků:
http://fti.neep.wisc.edu/…/lecture13.pdf
https://www.esa.int/…/3D-printed_ceramic_parts_made_from_lunar_regolith_node_full_image_2.jpg
https://www.frontiersin.org/…/fmats-06-00083-g011.gif
https://cdn.cnn.com/…/190910144349-01-space-concrete-exlarge-169.jpg

Krůčky k soběstačnosti vesmírných základen, 5.0 out of 5 based on 11 ratings
Pin It
(Visited 3 639 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (11 votes cast)
(Visited 3 639 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.


8 komentářů ke článku “Krůčky k soběstačnosti vesmírných základen”

  1. pbpitko napsal:

    „snadno reagujícím pojidlem”. Predpokladám že to pojidlo bude dovážané zo Zeme, (teda aspoň na počiatku). Preto ma zaujíma zásadná otázka, koľko toho pojiva je potrebné použiť, povedzme Koľko % bude regolitu a koľko pojiva ? Predpokladám že pod 10 % to nebude.
    🙂

    • Vojta napsal:

      Dobrá otázka. Ideální by samozřejmě bylo zapékat regolit po vrstvách laserem nebo koncentrovaným slunečním zářením přímo. Pak by nebylo potřeba žádné pojivo. Jak by to dopadlo s mechanickými vlastnostmi výrobku, těžko říct, ale jde to:

  2. David R. napsal:

    Snahy velmi chvályhodné, ale z hlediska spotřeby stavebních materiálů je mým šampionem tunel.
    Také recyklace nefunkčních satelitů – aspoň hliníkových slitin – to by byly dvě mouchy jednou ranou.

  3. Racek napsal:

    No, alfou a omegou všech těchto projektů je dostatek energie na místě. Řádu stovek až tisíců kilowat. A to je hudba dost vzdálené budoucnosti.

Zanechte komentář