Самые большие объекты человечество построит в космосе

Уже в ближайшем будущем самые крупные постройки будут возводиться не на планете, а в космосе. В этом инженерам поможет Archinaut — прототип уникального 3D-принтера, который может напечатать структуры любого размера прямо на орбите Земли. 

Представьте себе картину: ракета стартует с космодрома, неся на борту пару десятков тонн груза. За несколько минут она разгоняется до 28 000 км/ч, отдаляясь от Земли почти на 480 км. Что это за ракета?

Возможно, спутник связи, космический корабль NASA или какая-то военная установка? На самом деле, нет. Это и не космический корабль вовсе: на борту нет места для экипажа, зато все полезное пространство занято тоннами высококачественного пластика и компонентов для 3D-печати, которые пригодятся для 3D-принтера, что уже ожидает на орбите. Эта футуристическая установка затем использует материалы для создания спутника площадью в несколько километров.

Сейчас спутник таких размеров кажется фантастикой, но это именно та цель, которую поставила перед собой космическая индустрия. В будущем гигантские телескопы, спутники связи, солнечные батареи и огромные космические станции заполнят околоземное пространство, и многие из них будут во много раз превосходить то, что было возведено на поверхности.

Космический конструктор

Компания Made In Space, штаб-квартира которой расположена в Маунтин-Вью, Калифорния, работает над реализацией этой мечты. В течение последних нескольких лет они разрабатывали производственное оборудование, один из трех 3D-принтеров, предназначенных для космоса. В то время как их коллеги из AMF удобно расположились на борту Международной космической станции, компания Made In Space планирует запустить совершенно новый принтер, который будет работать исключительно в вакууме.

Запуск прототипа, получившего название Archinaut, планируется в конце этого года. В будущем подобные машины смогут печатать на орбите конструкции любого размера. «Мы можем изготовить структуру, которая на Земле была бы невозможна, потому что не выдержала бы собственной тяжести», - поясняет генеральный директор Made In Space Эндрю Раш (Andrew Rush). Единственное практическое применение подобной системе найдется там, где нет силы тяжести.

 
Первый прототип Archinaut является в основном просто доказательством концепции и в ближайшее время не будет использован для печати спутников. Раш говорит, что для начала они хотят опробовать технологию на Земле, и лишь тогда, когда она будет испытана на практике, а все недостатки будут устранены, ее можно будет перенести в космос.

Рудраранаян Мукерджи (Rudranarayan Mukherjee), специалист по робототехнике из Лаборатории реактивного движения NASA, считает, что для начала придется преодолеть ряд сложных технических проблем. «Автономия, способность к манипуляции, контроль мощности, метеорологические факторы — все это аспекты, которые придется учитывать для создания оптимальной робототехники».

 

Кроме того, нужно не только научить роботов эффективно работать при минимальном контроле со стороны человека, но и полностью переработать структуру космических сооружений.

Стандартизированные интерфейсы, формат конструкции, термическая устойчивость компонентов и прочие факторы играют важнейшую роль при возведении огромных построек в космосе. Их части должны подходить друг к другу универсально, как детали LEGO, что позволит быстро и дешево создавать различные комбинации модулей, адаптируя их к условиям внешней среды.

Космические телескопы будущего

То, к чему Раш стремится в долгосрочной перспективе, — это разработка платформы, на базе которой можно будет создавать по‑настоящему огромные и сложные космические телескопы. «Уже в ближайшем будущем научному сообществу понадобятся 15-, 30- и даже 100-метровые телескопы», - уверен он.

Ник Зиглер (Nick Siegler), главный технолог JPL, согласен с тем, что для постройки таких телескопов космическая среда станет оптимальным выбором.

Его логика проста: в какой-то момент размер телескопа будет превышать размер обтекателя ракеты, а сама конструкция станет слишком тяжелой, и у инженеров не останется иного выбора, как собирать ее на орбите. «Сборка больших телескопов в космосе — это не вопрос “если”, это вопрос “когда”, он неизбежен», - поясняет Ник.

Для сравнения: ракеты со временем становятся все больше, а с ними растут и размеры их обтекателей, что демонстрирует Falcon Heavy или будущий проект SpaceX BFR. Чем больше обтекатель — тем большие телескопы можно запускать с Земли, не прибегая к сборке в космосе.

Размер обтекателя Falcon Heavy достиг 5 метров, благодаря чему развертка будущих телескопов может быть увеличена до 9 метров — это внушительная цифра. NASA тоже планирует к 2020-му году запустить в космос ракету с большим, 12-метровым обтекателем, что увеличит ограничение развертки телескопа до 15 метров. Нынешний же рекорд составляет всего 5 метров.

Но настанет время, когда обтекатели ракет уже не смогут обеспечить условия для перевозки телескопов. Зиглер поясняет, что практичнее и дешевле, не дожидаться этого порога, а заранее, начать разработку систем, сборка которых будет проводиться на орбите. Чем раньше это произойдет — тем более совершенной будет система и тем меньше проблем будет у инженеров. С достаточным количеством ресурсов и финансирования даже 100-метровые телескопы очень быстро перестанут быть фантастикой.

 

Дальнейшие перспективы

Возможности для сборки и производства в космосе практически неограниченны. Но технология все еще находится в зачаточном состоянии, причем первый прототип еще даже не вышел в космос. Но мы уже знаем, какое влияние это окажет на промышленность, потому что подобные проекты были и раньше. Первый крупный проект такого рода начался двадцать лет назад со строительства Международной космической станции. МКС — это самая большая структура, когда-либо созданная в космосе, и это стало возможным даже без использования фантастических роботов или 3D-принтеров.