20 juni 2018

‘Made In Space’ of bouwen in de ruimte zonder lanceringen

In 2014 mistte astronaut Barry Wilmore een momentsleutel die in gewichtloosheid de benen had genomen. Wilmore twijfelt slechts even totdat hij zich wendt tot de 3D printer die tot zijn beschikking staat in het ISS. De 3D printer is een proefproject van het bedrijf Made in Space, een start-up in de ruimtevaart gehuisvest in Moffett Field, Santa Clara (Cal). Opgericht door Jason Dunn.

Na een week ploeteren verscheen uit het kastje ter grootte van een magnetron een perfecte kopie van de sleutel. Made in Space had tijdens het probleem meegeluisterd met de astronauten en een file met daarin verwerkt het design gemaakt en toen NASA het goedgekeurd had werd de file naar de printer in het ISS gezonden. CTO en oprichter Jason Dunn herinnert zich het moment als het moment dat hem nog steeds kippenvel bezorgd.

Jason Dunn oprichter Made in Space credits; Made in Space

Acht jaar pioniers werk verder maakt de printer items in de ruimte die niet via de raket afgeleverd hoeven worden. Het bedrijf telt inmiddels 43 medewerkers en beslaat twee verdiepingen in Moffett Field een oud enorm gebouw ooit van de Amerikaanse Marine. Het voorzien van kleine gereedschappen is slechts een begin. Verder denkt het bedrijf aan satellieten en ruimteschepen. Dunn, opgegroeid in Florida heeft Lucht – en Ruimtevaart gestudeerd in Orlando en gewerkt bij Boeing, destijds nog aan het Shuttle programma, toen dat stopte zat hij met de handen in het haar. Via de stichting Students for the Exploration en Development for  Space  en de Singularity University van oprichter van Space Adventures Ltd. en Planetary Resources Peter Diamandis heeft Dunn drie gelijkgestemden gevonden die met hem samen het bedrijf op wilde richten. Bij de Singularity University  worden jonge studenten uitgedaagd hun ideeën op tafel te leggen hoe vergezocht soms ook. Dunn vond in Nike Chen, Aaron Kemmer en Mike Snyder de mensen die na 10 weken research en brainstormen samen met hem  Made in Space bedachten. Terwijl Bezos en Musk zich bezig hielden met lanceringen dachten zij; ‘Wat als we niets hóeven te lanceren?” Dan zou de lading niet de barse omstandigheden van de lanceringen hoeven te doorstaan.

Door deze vraag te stellen beperk je jezelf niet meer, je hoeft geen rekening te houden met het feit of lading wel de lanceringen goed doorstaat. Dunn denkt aan structuren die de ruggengraten gaan vormen van grote internet telcommunicatie antennes of van   grote ruimtestations, enorme zonnepanelen en ja, ook habitats gebouwd op de maan en Mars.  In de komende tien jaar ziet hij de ruimte als een grote industriële zone gevuld met zwevende fabrieken, gelijk olieboorplatforms, maar niet vervuilend voegt hij eraan toe. Axiom Space, Bigelow  Aerospace hebben gelijksoortige plannen. Je zult altijd mensen nodig hebben die moeten controleren, herstellen en zij zullen, gelijk mensen op een olieboorplatform, tijdelijk in de ruimte bivakkeren. Over de relaties met lanceerbedrijven als SpaceX en Blue Origin wil Dunn voorlopig niets zeggen, maar duid aan dat de relatie van Made in Space met hen ‘symbiotisch’ van aard is. Zij bouwen lanceerraketten gebaseerd op de hoop dat bedrijven als de onze bestaansrecht vinden.Made In Space bereidt zich zelfs voor op een maan kolonie door het ontwikkelen van “rego” stenen, gemaakt door een speciaal polymeer te combineren met gesimuleerd maanstof (regolith). De stenen, die eruitzien als klompen van straatstenen in verschillende grijstinten, zijn zwaar en voelen plakkerig. In theorie zou een autonoom voertuig dat stenen maakt, het stof op het maanoppervlak kunnen gebruiken om huizen te bouwen vóór aankomst van astronauten. 

Andreq Rush CEO Made in Space credits; youtube

Voordat het kolonies op de maan kon bouwen, moest Made In Space eerst een 3D-printer ontwikkelen die in microzwaartekracht werkte en op het ISS kon worden geplaatst. De printer is de “fundamentele technologie” van het bedrijf, volgens Andrew Rush, de huidige CEO. Hij vindt dat ze meer ‘Star Trek’ dan ‘Star Wars’ zijn. (hierover verschillen de meningen maar de techniek van Star Trek is als ik het in het algemeen lees wat minder opzichtig, geloofwaardiger en het verhaal is minder zwart/wit dan Star Wars) In ieder geval  stelt  Rush “We maken de technologie van Star Trek, bouwen de replicator en de transporter in één met 3D-printers. ” Aanvankelijk ging het team ervan uit dat NASA al een 3D-printer had op het ruimtestation, maar ontdekte dat hoewel NASA in de jaren ’90 met het idee had geëxperimenteerd, het besloot dat de printtechnologie te onvolgroeid was en het ruimtestation te klein op het moment om het te riskeren. Toen het ISS eenmaal was uitgebreid, richtte NASA in  het Amerikaanse segment een nationaal laboratorium op  dat bedrijven, onderzoeksinstellingen en overheidsinstanties uitnodigde om microzwaartekracht onderzoeksprojecten te pitchen. Made In Space vloog naar het Marshall Space Flight Center in Alabama om het commerciële potentieel voor 3D-printen in de ruimte te pitchen. Het probleem met gewone 3D-printers is dat ze zijn ontworpen om zwaartekracht te gebruiken. Zonder die constante neerwaartse kracht, moet je elke riem, tandwiel en riemschijf vastzetten – een paar millimeter onbedoelde beweging veroorzaakt schade aan het drukmechanisme, wat leidt tot mislukte of foutieve  afdrukken. Om ervoor te zorgen dat hun 3D-printer werkt op het  ISS, heeft het team van Made In Space vele uren doorgebracht aan boord van een “Vomit Comet”, een omgebouwd passagiersvliegtuig die een soort achtbaan of parabool traject volgt en ongeveer 20 seconden gewichtloosheid biedt bij elke duikvlucht. Het team nam het apparaat mee op 10 van dergelijke vluchten, die elk ongeveer twee uur duurden, waarbij ze controleerden hoe de 3D-printer presteerde.  Aanpassingen zouden na elke vlucht aan de printer worden aangebracht, totdat ze uiteindelijk op de 10e missie alle gedane aanpassingen waren voltooid.  

Archinaut Made in Space credits; TechCrunch

In 2015 ontving het bedrijf de ‘Vision To Reality’-award van de Space Frontier Foundation, die uitstekende prestaties in de ruimte erkent. (Voorheen werd het gegeven aan SpaceX voor de lancering van zijn herbruikbare Falcon 1-raket en aan het Nasa Kepler-programma voor zijn  missie om planeten buiten ons zonnestelsel te vinden.) Medewerkers bedienen de 3D- printer vanuit hun eigen ‘mission control’ stek,  een kleine kantoorruimte met twee werkstations, elk met drie schermen – sommige met live videofeeds van rond het ruimtestation, anderen die direct kijken naar wat er wordt afgedrukt. Made In Space praat met een Nasa payload-communicatiemanager (een “Paycom”) in Houston, die berichten of instructies doorgeeft aan de astronauten. In zeldzame gevallen, als er een ingewikkeld technisch probleem is met een van de machines, communiceert Made In Space rechtstreeks met astronauten. Made In Space’s meest ambitieuze experiment is Archinaut, een door een robot bediende fabriek die in de baan van de aarde zou worden geplaatst om grote structuren in de ruimte te bouwen. Als het eraf gaat, heeft het het potentieel om de manier waarop satellieten en ruimtetelescopen worden gebouwd, gerepareerd en verbeterd radicaal te transformeren. Zonder zich zorgen te hoeven maken dat alles in een lanceerraket wordt geplaatst, kunnen deze baanstructuren  veel groter zijn. En groter betekent beter: betere arrays van zonnepanelen voor het voeden van missies in de ruimte; betere ruimtetelescopen voor het verkennen van de sterrenstelsels buiten ons zonnestelsel en betere satellietafgifte-internetdiensten op aarde. “Je zou een satelliet zo groot als een kleine koelkast in de ruimte kunnen sturen, dan zou een robot het gaan opbouwen”, legt Rush uit.

Om grote structuren te maken, had Made In Space een 3D-printer nodig die zo lang als nodig een object kon afdrukken. Het is gelukt: er is een 37 meter lange steun die zich over de hele lengte van de gang op de begane grond van het hoofdkantoor uitstrekt. “Het is groter dan de zonnevleugel op het ISS,” zegt Rush (in februari kreeg het een Guinness World Record omdat het ’s werelds langste 3D-geprinte niet-gemonteerde stuk was). Het bedrijf denkt ook na over  ‘import’ , waarbij materialen in de  ruimte worden ontwikkeld – materialen die alleen in microzwaartekracht kunnen worden vervaardigd, maar die op aarde nodig zijn. Het eerste materiaal dat op deze manier werd gemaakt, was ZBLAN, een type optische vezel dat structureel van hogere kwaliteit is dan alles dat op aarde kan worden gemaakt. “Industrieën kopen exotische optische vezels tegen zulke hoge kosten,” zegt Dunn, “je kunt het brengen van  grondstoffen de ruimte in rechtvaardigen, het maken en terugbrengen, en nog steeds een succesvol bedrijf hebben.” Met dat in gedachten, heeft Made In Space  een‘fabriek’ ontwikkeld in een metalen behuizing  die ongeveer zo groot is als een minikoelkast, die een paar kilometer vezel per missie kan produceren. Tot dusverre is het slechts eenmaal volledig getest op het ruimtestation, voordat het weer naar de aarde werd gebracht om de kwaliteit van de vezel te beoordelen en het systeem aan te passen. Deze maand wordt de machine voor de tweede keer geïnstalleerd, voor verdere testen. Evenzo is Archinaut alleen op aarde getest, met kleinere constructies die zijn ingebouwd in vacuümkamers die de ruimtevoorwaarden simuleren. De flitsende video’s van de onderneming met  robotarmen die satellieten in een baan om de aarde assembleren, blijven een science fiction. Als de ruimtevaartindustrie zich volgens het plan van Made In Space ontwikkelt – en dat is een grote als – is het uiteindelijke doel om  ruimtekolonies te bouwen  ter grootte van steden. Voor Dunn is dit een noodzaak. “Het gaat er niet om de aarde te verlaten, maar uit te breiden en op te slaan”, zegt hij, erop wijzend dat er niet genoeg middelen op onze planeet zijn om iedereen een gelijke levensstandaard te geven als die in veel westerse landen: een laptop, mobiel telefoon en auto.  Objecten die worden geprint door de zero-gravity 3D-printer van Made In Space zullen worden tentoongesteld zie voor verder info;  http://www.vam.ac.uk/thefuturestartshere   Bron; the Guardian

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe jouw reactie gegevens worden verwerkt.