Перейти к основному содержанию
Реклама
Прямой эфир
Политика
Кабмин расширил список запрещенных к вывозу из РФ товаров
Спорт
Бельгия не смогла пробиться в плей-офф ЧМ-2022
Мир
Лукашевич назвал СВО реакцией на неспособность ОБСЕ урегулировать конфликт на Украине
Политика
Песков призвал «всех молчать» на тему об обмене заключенными
Мир
Байден подарил Макрону зеркало
Мир
Шольц признал дефицит боеприпасов в вооруженных силах ФРГ
Происшествия
Задержан обстрелявший машину с ребенком в Новой Москве мужчина
Мир
Кулеба заявил о получении посольствами Украины в двух странах писем с угрозами
Мир
Позиция Испании по Украине не изменится из-за писем со взрывчаткой
Мир
Секретарь СНБО Украины Данилов призвал уничтожить Россию
Экономика
РФ сняла запрет на поставки овощей и фруктов с 20 предприятий Молдавии
Общество
Суд арестовал самолет, недвижимость и машины братьев Магомедовых

Впечатался в космос: на МКС впервые испытают российский 3D-принтер

Успех эксперимента упростит жизнь на орбите, подготовку полетов к Луне и Марсу
0
Фото: ТПУ
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

В программу научных исследований на российском сегменте МКС включены испытания 3D-принтера, созданного для работы в условиях микрогравитации. Он отправится на орбиту в июне этого года. Главная задача эксперимента — научиться печатать изделия с прогнозируемыми характеристиками, рассказали «Известиям» в «Роскосмосе». Эксперты считают, что на нынешнем этапе развития технологий такой аппарат поможет при ремонте бытовых вещей и приборов на МКС, однако условий открытого космоса полимер не выдержит. В будущем же использование 3D-печати может значительно ускорить освоение внеземного пространства, упростить организацию экспедиций на Луну и Марс и даже их колонизацию.

Высокое искусство

В программу научно-прикладных исследований и экспериментов на российском сегменте МКС внесена отработка технологий аддитивного производства изделий в условиях космоса. Проще говоря, это печать из полимерных материалов с помощью 3D-принтера в условиях невесомости. Эксперимент покажет, насколько мы близки к решению проблемы оперативного снабжения орбитальных станций и баз запасными частями, рассказали «Известиям» в «Роскосмосе».

Сейчас вся техника, используемая в космосе, доставляется с Земли. Это накладывает серьезные ограничения на массу и габариты груза, к тому же приходится учитывать сроки доставки — некоторые рейсы приходится ждать недели, а то и месяцы. Поэтому одной из важнейших задач, возникающих при освоении космоса, становится оптимизация грузопотока.

Возможность оперативно, на месте, изготовить необходимые инструменты, детали была бы крайне полезна при работе и на орбите Земли и тем более при экспедициях на Луну и Марс.

Но прежде чем отправлять 3D-принтер в экспедиции к далеким планетам, надо научиться печатать в невесомости изделия с прогнозируемыми характеристиками. После эксперимента образцы, изготовленные на борту МКС, сравнят с аналогичными образцами, созданными на Земле. Так исследователи выяснят влияние микрогравитации на процесс 3D-печати и характеристики созданных предметов.

— В условиях микрогравитации вещество, используемое для 3D-печати, начинает вести себя совсем не так, как на Земле, — пояснил «Известиям» исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко. — В частности, порошок, который можно было бы определенным образом расплавить и запечь, применять нельзя. Поэтому задача эксперимента — отработать условия, в которых придется работать, и «приноровиться» к невесомости в условиях МКС.

Космическая тумбочка

Разработан принтер в Национальном исследовательском Томском политехническом университете (ТПУ). По размерам он похож на прикроватную тумбочку. Масса — не более 30 кг. Принцип его работы тот же, что у аппаратов для земных условий, — используется технология послойного наложения расплавленной полимерной нити. Но необходимость адаптировать его к работе в невесомости внесла корректировки в конструкцию и ряд элементов принтера, отметили в ТПУ.

— Вся конструкция 3D-принтера блочно-модульная, все его компоненты расположены в едином корпусе. Это важно из соображений безопасности и условий работы станции, — рассказал заведующий научно-производственной лабораторией «Современные производственные технологии» ТПУ Василий Федоров.

Есть и другие особенности. Горячий воздух на Земле легче холодного, он уходит наверх, а на его место приходит холодный. Но в невесомости другие условия конвекции. Поэтому и теплообмен в принтере будет работать совсем по-другому. Учитывается и влияние радиации.

— Мы создаем принтер, чтобы он смог работать в условиях МКС, то есть при непрерывном воздействии потоков тяжелых заряженных частиц, — отметил Василий Федоров. — Это может приводить к сбоям в работе электронных компонентов принтера. Поэтому в его конструкции заложены микросхемы, устойчивые к воздействию радиации, и используются алгоритмы для коррекции ошибок в исполнительных устройствах.

В комплект научной аппаратуры входит сам 3D-принтер, герметичный комплекс с системой фильтрации газов, образующихся в процессе печати, встроенный компьютер для управления процессом и расходные материалы.

В ТПУ уже изготовлен рабочий макет и опытный образец оборудования. Он успешно прошел все испытания. Сейчас в стадии наладки летные образцы научной аппаратуры, которые и отправятся в космос.

Повезет или не повезет?

В «Роскосмосе» считают, что в перспективе технология 3D-печати в невесомости упростит выполнение дальних и долгосрочных экспедиций. Аппараты и нужные детали можно будет изготовить прямо в космосе, не беспокоясь о том, где их достать и как отремонтировать сломавшиеся. Результаты эксперимента на МКС планируется использовать для разработки технических требований к оборудованию перспективных производственных комплексов как орбитального, так и напланетного базирования.

«Известия» попросили экспертов оценить потенциал эксперимента и самой технологии 3D-печати в космосе.

— Классические аддитивные технологии (послойное наращивание и синтез объектов. — «Известия») хороши на Земле. Каждый слой материала немного усаживается следующим за ним с помощью гравитации. В условиях невесомости такого подспорья нет, поэтому меняются требования к материалам и параметрам работы принтера. Например, материал должен довольно быстро затвердевать, чтобы не подниматься и не разлетаться в аппарате. Должна быть значительно выше скорость печати. Поэтому определенные сложности коллегам предстоит преодолеть, — пояснил соучредитель и управляющий партнер компании 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани.

Также эксперт отметил необходимость постобработки образцов. Иначе крохотные частички материала, которые нужно утилизировать в целях безопасности, просто разлетятся по станции.

— Сама идея эксперимента очень интересная, и провести его будет полезно, — считает профессор кафедры «Технология композиционных материалов, конструкций и микросистем» МАИ Николай Козлов. — На мой взгляд, с помощью такого принтера будет удобно создавать разнообразные узлы и детали из полимеров, которые могут выйти из строя на борту станции в процессе эксплуатации или потребуются при длительном полете. Это удобно, потому что принтер легко настроить для создания предмета любой формы.

Что касается материалов, эксплуатируемых за бортом, — нынешние полимерные материалы, широко используемые для 3D-печати, не обладают достаточной для этого стойкостью к факторам космического пространства, отмечают эксперты.

Чтобы оценить перспективы использования 3D-принтеров в космосе, надо понять, где мы сможем брать расходные материалы. От этого напрямую зависит экономическая целесообразность применения технологии.

— Сами полимеры, которые могут использоваться в качестве материала для 3D-принтера, на других планетах мы вряд ли найдем, — сообщил Николай Козлов. — Это синтетические материалы, поэтому все их придется везти с собой.

Теоретически при создании напланетных баз снизить стоимость печати может использование местных ресурсов, для Луны — реголита, отметил Николай Козлов.

— Есть идеи об использовании солнечной энергии для расплавления реголита — лунного грунта, но такие технологии высокоэнергоемкие и требуют больших капиталовложений. Однако стоит учитывать, что прогресс не стоит на месте, материалы и технологии их переработки интенсивно развиваются. Возможно, уже завтра технологии 3D-печати смогут решать задачи постройки жилых комплексов на Луне и других планетах. Поэтому создание такого принтера для формирования деталей из полимеров в невесомости на борту МКС — шаг в правильном направлении, — считает эксперт.

Аппаратуру для испытаний на МСК доставит транспортный грузовой корабль «Прогресс МС-20», который стартует 3 июня 2022 года. Она разместится в новом российском модуле «Наука». В планах — провести 20 «сеансов» эксперимента в течение года. На первом этапе работы будут выполнять командир экипажа МКС-67 Олег Артемьев и его коллеги — бортинженеры Денис Матвеев и Сергей Корсаков. Первые напечатанные тестовые образцы планируется вернуть на Землю 29 сентября 2022 года вместе с экипажем.

Читайте также
Реклама
Прямой эфир