Univerza v Glasgowu ustvarja testni center za dodajalno izdelavo v vesoljskih pogojih

22.08.2025

Raziskovalci na Fakulteti za inženirstvo Jamesa Watta Univerze v Glasgowu so zgradili testno napravo NextSpace TestRig, ki naj bi bila prvi namensko opremljen objekt na svetu za testiranje strukturne integritete materialov, ki bodo dodajalno izdelani v vesolju. Testno napravo NextSpace TestRig je razvil dr. Gilles Bailet z univerze v sodelovanju s Centrom za proizvodno tehnologijo, s sredstvi Britanske vesoljske agencije (UKSA).

Foto: Gilles Bailet z napravo NextSpace TestRig (z dovoljenjem Univerze v Glasgowu)

Objekt, ki uporablja posebej zgrajeno vakuumsko komoro, ki lahko ustvari temperature med -150 °C in +250 °C za ustvarjanje vesoljskih pogojev na Zemlji, je zasnovan za podporo razvijajočemu se področju vesoljske proizvodnje. 

Vesoljska proizvodnja si prizadeva korenito spremeniti način, kako se predmeti in materiali nameščajo v orbito. Namesto da bi celotne naprave, kot so sončni reflektorji, v vesolje prenašali z raketami, bi lahko posebej zasnovani stroji za dodajalno izdelavo ustvarili strukture ceneje neposredno v orbiti. Več poskusov je že poslalo prototipe strojev za dodajalno izdelavo v orbito, kovinske izdelke pa so astronavti na Mednarodni vesoljski postaji tudi izdelali. 

Do sedaj se ni noben raziskovalni center posvetil zagotavljanju, da bodo polimeri, keramika in kovine, natisnjeni v orbiti, sposobni prenesti ekstremne fizične obremenitve, s katerimi se bodo soočali v vesolju. 

Predmeti v vesolju so izpostavljeni močnemu vakuumu, ki hitro niha med ekstremnimi temperaturami, kar lahko negativno vpliva na strukturo dodajalno izdelanih materialov, ki niso natančno izdelani. Nepopolnosti, kot so drobni mehurčki ali slabo staljeni deli, so na Zemlji morda nepomembne, v vesolju pa se lahko obnašajo zelo drugače. 

Foto: Matthew Deans z inženirske fakultete Jamesa Watta naloži kartušo z dodajalno izdelanimi vzorci v testno napravo NextSpace TestRig za testiranje (z dovoljenjem Univerze v Glasgowu) 

Zaradi teh napak bi se lahko dodajalno izdelani predmeti razbili in razpršili nevarne delce v orbito, kar bi prispevalo k naraščajočemu problemu »vesoljskih odpadkov« – kosov odpadkov iz nedelujočih satelitov, prejšnjih vesoljskih misij ali trkov med predmeti, ki jih je v orbiti ustvaril človek. 

Dr. Bailet je povedal: »3D-tiskanje je zelo obetavna tehnologija, ki nam omogoča gradnjo zelo kompleksnih struktur neposredno v orbiti, namesto da bi jih v vesolje prenašali z raketami. Omogočila bi nam lahko ustvarjanje najrazličnejših naprav, od lahkih komunikacijskih anten do sončnih reflektorjev, strukturnih delov vesoljskih plovil ali celo človeških bivališč za misije na Luno in naprej.« 

»Vendar pa potencial prinaša tudi veliko tveganje, ki se bo še povečalo, če se bodo prizadevanja za začetek 3D-tiskanja v vesolju namesto ustreznega testiranja prenaglila. Predmeti se v orbiti gibljejo zelo hitro in če se del slabo izdelane strukture odlomi, bo na koncu krožil okoli Zemlje s hitrostjo puškinega naboja. Če zadene drug predmet, kot je npr. satelit ali vesoljsko plovilo, lahko povzroči katastrofalno škodo in poveča možnost kaskadnih težav, saj odpadki zaradi morebitnih trkov povzročajo nadaljnjo škodo drugim predmetom,« je dodal dr. Bailet. »NextSpace TestRig je odprt za akademske kolege, raziskovalce in komercialne stranke z vsega sveta, da bi jim pomagal zagotoviti, da bodo vsi materiali, ki jih nameravajo 3D-tiskati v vesolju, delovali varno. Pričakujemo tudi, da bodo podatki, ki jih bomo zbirali v prihodnjih letih in ki jih trenutno ni mogoče ponoviti nikjer drugje na svetu, pomagali regulativnim organom pri oblikovanju varnostnih standardov za proizvodnjo v vesolju, ki bodo temeljili na testiranju v resničnem svetu.« 

Foto: Charlie Patterson z inženirske fakultete Jamesa Watta proučuje vzorce dodajalno izdelanega materiala, testiranega v testnem sistemu NextSpace (z dovoljenjem Univerze v Glasgowu) 

Testni center ima edinstven magazinski stroj, ki lahko avtonomno testira več vzorcev v enem samem ciklu, zaradi česar je bistveno učinkovitejši od tradicionalnih metod testiranja. Stroj lahko uporabi silo do 20 kilonewtonov, da razbije vzorce in analizira njihove lastnosti v vakuumskih pogojih, ki ustrezajo vesoljskim. Vzorce lahko izpostavi tudi ciklom ekstremnih temperatur, ki posnemajo tiste, s katerimi bi se soočili v orbiti. 

Objekt je najnovejši razvoj v dr. Bailetovih raziskavah na področju dodajalne izdelave v vesolju. Patentiral je tudi prototip stroja za dodajalno izdelavo, ki je zasnovan za uporabo v orbiti in je bil preizkušen med vrsto poletov z raziskovalnim letalom. 

Dr. Bailet je dodal: »Pričakujemo, da bo testna naprava NextSpace v prihodnjih letih resnično koristna za britansko vesoljsko industrijo. Glasgow je že središče odličnosti za vesoljsko tehnologijo – podjetja tukaj proizvajajo največ satelitov na svetu zunaj zahodne obale ZDA. Naš objekt bo pomagal povečati zmogljivosti prihodnjih vesoljskih plovil, sestavljenih v orbiti, in zagotovil, da bo britanski vesoljski sektor lahko bolj konkurenčen na mednarodni ravni.« 

Razvoj testne naprave NextSpace TestRig je bil podprt s sredstvi iz programa za omogočanje tehnologij britanske vesoljske agencije. 

Iain Hughes, vodja Nacionalnega programa za vesoljske inovacije pri Britanski vesoljski agenciji, je dejal: »Ponosni smo, da smo podprli Univerzo v Glasgowu pri razvoju prvega objekta na svetu za testiranje 3D-natisnjenih materialov v vesoljskih pogojih. Ta inovacija bo pripomogla k napredku Združenega kraljestva v vesoljski proizvodnji, sprostila številne prednosti in izpolnila vladne ambicije glede rasti, hkrati pa zagotovila varno in trajnostno uporabo vesolja.« 

Vir:
www.gla.ac.uk