Nauka startuje na Stację Kosmiczną podczas 20. misji Northrop Grumman dla NASA
Testy drukarki 3D do metalu, produkcji półprzewodników i systemów ochrony termicznej przed ponownym wejściem w atmosferę ziemską to jedne z badań naukowych, które NASA i międzynarodowi partnerzy wysyłają na Międzynarodową Stację Kosmiczną w ramach 20. misji komercyjnych usług zaopatrzeniowych firmy Northrop Grumman. Statek kosmiczny Cygnus firmy ma wystartować na rakiecie SpaceX Falcon 9 z Cape Canaveral Space Force Station na Florydzie pod koniec stycznia.
Przeczytaj więcej o niektórych badaniach odbywających podróż do orbitującego laboratorium:
Dochodzenie ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), Metal 3D Printer testuje produkcję addytywną lub drukowanie 3D małych części metalowych w mikrograwitacji.
"To badanie zapewnia nam wstępne zrozumienie, jak taka drukarka zachowuje się w kosmosie" - powiedział Rob Postema z ESA. "Drukarka 3D może tworzyć wiele kształtów i planujemy wydrukować próbki, po pierwsze, aby zrozumieć, jak drukowanie w kosmosie może różnić się od drukowania na Ziemi, a po drugie, aby zobaczyć, jakie rodzaje kształtów możemy wydrukować za pomocą tej technologii. Ponadto działanie to pomaga pokazać, w jaki sposób członkowie załogi mogą bezpiecznie i wydajnie pracować przy drukowaniu metalowych części w kosmosie."
Wyniki mogą poprawić zrozumienie funkcjonalności, wydajności i działania druku 3D z metalu w kosmosie, a także jakości, wytrzymałości i właściwości drukowanych części. Zaopatrzenie stanowi wyzwanie dla przyszłych długotrwałych misji ludzkich. Członkowie załogi mogliby wykorzystać druk 3D do tworzenia części do konserwacji sprzętu podczas przyszłych długotrwałych lotów kosmicznych oraz na Księżycu lub Marsie, zmniejszając potrzebę pakowania części zamiennych lub przewidywania każdego narzędzia lub obiektu, który może być potrzebny, oszczędzając czas i pieniądze podczas startu.
Postępy w technologii druku 3D z metalu mogą również przynieść korzyści potencjalnym zastosowaniom na Ziemi, w tym produkcji silników dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i morskiego oraz tworzeniu schronień po klęskach żywiołowych.
Zespół kierowany przez Airbus U.S. Space & Defense and Space SAS w ramach umowy z ESA opracował badanie.
Manufacturing of Semiconductors and Thin-Film Integrated Coatings (MSTIC) bada, w jaki sposób mikrograwitacja wpływa na cienkie warstwy, które mają szeroki zakres zastosowań.
"Potencjał do produkcji warstw o doskonałej strukturze powierzchni i szeroki zakres zastosowań, od pozyskiwania energii po zaawansowaną technologię czujników, są szczególnie przełomowe" - powiedział Alex Hayes z Redwire Space, która opracowała technologię. "Stanowi to znaczący skok w produkcji kosmicznej i może zwiastować nową erę postępu technologicznego o szeroko zakrojonych konsekwencjach zarówno dla eksploracji kosmosu, jak i zastosowań naziemnych."
Technologia ta może umożliwić autonomiczną produkcję w celu zastąpienia wielu maszyn i procesów wykorzystywanych obecnie do produkcji szerokiej gamy półprzewodników, potencjalnie prowadząc do opracowania bardziej wydajnych i wydajniejszych urządzeń elektrycznych.
Produkcja urządzeń półprzewodnikowych w mikrograwitacji może również poprawić ich jakość i zmniejszyć ilość wymaganych materiałów, sprzętu i pracy. W przyszłych misjach o długim czasie trwania, technologia ta może zapewnić możliwość produkcji komponentów i urządzeń w przestrzeni kosmicznej, zmniejszając potrzebę misji zaopatrzeniowych z Ziemi. Technologia ta ma również zastosowanie w urządzeniach, które zbierają energię i zapewniają zasilanie na Ziemi.
"Podczas gdy ten początkowy program pilotażowy ma na celu porównanie cienkich warstw produkowanych na Ziemi i w kosmosie, ostatecznym celem jest rozszerzenie produkcji na różnorodne obszary produkcji w dziedzinie półprzewodników" - powiedział Hayes.
Naukowcy, którzy prowadzą badania na stacji kosmicznej, często zwracają swoje eksperymenty na Ziemię w celu przeprowadzenia dodatkowych analiz i badań. Jednak warunki, jakich doświadczają statki kosmiczne podczas ponownego wejścia w atmosferę, w tym ekstremalne ciepło, mogą mieć niezamierzony wpływ na ich zawartość. Systemy ochrony termicznej stosowane do ochrony statków kosmicznych i ich zawartości opierają się na modelach numerycznych, które często nie są weryfikowane podczas rzeczywistych lotów, co może prowadzić do znacznego przeszacowania rozmiaru potrzebnego systemu i zajmować cenną przestrzeń i masę. Kentucky Re-entry Probe Experiment-2 (KREPE-2), będący częścią wysiłków zmierzających do ulepszenia technologii systemu ochrony termicznej, wykorzystuje trzy kapsuły wyposażone w różne materiały osłony termicznej i różnorodne czujniki w celu uzyskania danych na temat rzeczywistych warunków ponownego wejścia na orbitę.
"Opierając się na sukcesie KREPE-1, ulepszyliśmy czujniki, aby zebrać więcej pomiarów i ulepszyliśmy system komunikacji, aby przesyłać więcej danych" - powiedział główny badacz Alexandre Martin z University of Kentucky. "Mamy okazję przetestować kilka osłon termicznych dostarczonych przez NASA, które nigdy wcześniej nie były testowane, a także inną wyprodukowaną w całości na University of Kentucky, również pierwszą."
Kapsuły mogą być wyposażone do innych eksperymentów ponownego wejścia w atmosferę, wspierając ulepszenia osłon termicznych do zastosowań na Ziemi, takich jak ochrona ludzi i struktur przed pożarami.
Robotic Surgery Tech Demo testuje wydajność małego robota, który może być zdalnie sterowany z Ziemi w celu wykonywania zabiegów chirurgicznych. Naukowcy planują porównać procedury w mikrograwitacji i na Ziemi, aby ocenić wpływ mikrograwitacji i opóźnień czasowych między przestrzenią kosmiczną a ziemią. Robot wykorzystuje dwie "ręce" do chwytania i cięcia symulowanej tkanki chirurgicznej oraz zapewnia napięcie, które jest wykorzystywane do określenia, gdzie i jak ciąć, według Shane'a Farritora, dyrektora ds. technologii w Virtual Incision Corporation, twórcy badania z University of Nebraska.
Dłuższe misje kosmiczne zwiększają prawdopodobieństwo, że członkowie załogi mogą potrzebować zabiegów chirurgicznych, czy to prostych szwów, czy nagłej appendektomii. Wyniki tego badania mogą wesprzeć rozwój systemów robotycznych do wykonywania tych procedur. Ponadto dostępność chirurga na obszarach wiejskich kraju spadła o prawie jedną trzecią w latach 2001-2019. Miniaturyzacja i możliwość zdalnego sterowania robotem może pomóc w udostępnieniu operacji w dowolnym miejscu i czasie.
NASA sponsoruje badania nad miniaturowymi robotami od ponad 15 lat. W 2006 roku zdalnie sterowane roboty wykonywały zabiegi w podwodnej misji NASA Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) 9. W 2014 roku miniaturowy robot chirurgiczny wykonywał symulowane zadania chirurgiczne w samolocie parabolicznym Zero-G.
Compartment Cartilage Tissue Construct demonstruje dwie technologie, Janus Base Nano-Matrix (JBNm) i Janus Base Nanopiece (JBNp). JBNm to materiał do wstrzykiwania, który zapewnia rusztowanie do tworzenia chrząstki w warunkach mikrograwitacji, co może służyć jako model do badania chorób chrząstki. JBNp dostarcza terapię opartą na RNA w celu zwalczania chorób powodujących degenerację chrząstki.
Chrzęstka ma ograniczoną zdolność do samonaprawy, a choroba zwyrodnieniowa stawów jest główną przyczyną niepełnosprawności u starszych pacjentów na Ziemi. Mikrograwitacja może wywoływać degenerację chrząstki, która naśladuje postęp choroby zwyrodnieniowej stawów związanej ze starzeniem się, ale dzieje się szybciej, więc badania w mikrograwitacji mogą prowadzić do szybszego rozwoju skutecznych terapii. Wyniki tego badania mogą przyspieszyć regenerację chrząstki jako leczenie uszkodzeń stawów i chorób na Ziemi oraz przyczynić się do opracowania sposobów utrzymania zdrowia chrząstki w przyszłych misjach na Księżyc i Marsa.
Melissa GaskillInternational Space Station Program Research OfficeJohnson Space Center
Przeszukaj tę bazę danych eksperymentów naukowych, aby dowiedzieć się więcej o tych wymienionych powyżej.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
