Ученые создают саморазмножающийся "космический" 3D-принтер

Канадские инженеры и физики создают особый трехмерный принтер, который сможет напечатать себя на поверхности Луны без помощи человека, что откроет дорогу для постройки автономных баз и заводов на других планетах при помощи всего одного такого устройства, сообщает интернет-издание Space.com

"Мне кажется, что саморазмножающиеся машины полностью поменяют то, как будет происходить изучение и освоение космоса в будущем, так как они позволяют нам обойти проблему высоких цен на вывод грузов на орбиту. Сейчас мы используем полилактатный пластик, но в будущем его можно будет заменить на силиконовые полимеры, которые можно изготовлять из лунного грунта", - рассказывает Алекс Эллери (Alex Ellery) из университета Карлтона в Оттаве (Канада).

В последние годы ученые и инженеры НАСА и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса. Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты НАСА считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы - почву, горные породы и газы из атмосферы - для постройки зданий базы прямо на месте.

Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, а также большую часть инструментов и прочих мелких бытовых приборов и "орудий труда".

Как отмечает Эллери, большинство ученых сегодня не задумывается о том, что ресурсы Марса, Луны и других планет можно не только использовать для печати базы и каких-то инструментов, но и самих принтеров.

По его мнению, эта задача не является столь неосуществимой, как может показаться изначально. В горных породах и почвах этих миров содержится достаточно железа, алюминия и других металлов, которые можно извлечь из них и использовать для "печати" различных механических и электрических деталей принтеров. Это заметно сократит расходы на запуск компонентов базы на орбиту и ускорит процесс ее "печати".

Руководствуясь этой идеей, канадские ученые и инженеры уже два года разрабатывают подобный принтер и уже достигли заметных успехов, вплотную приблизившись к "распечатке" самого важного блока 3D-принтера - его электрического мотора.

Ключевой частью мотора является его магнитная катушка, состоящая из множества мотков проволоки, внутри которой возникает мощное магнитное поле при пропускании через нее тока. Это поле взаимодействует с магнитами, прикрепленными к статору двигателя, что заставляет ротор, где находится эта катушка, вращаться вокруг своей оси.

Эту катушку, как показывают эксперименты Эллери и его коллег, можно распечатать из особого типа пластика, содержащего в себе большое количество железа или алюминия, и сейчас ученые подбирают оптимальное соотношение металла и наполнителя для получения максимально мощного двигателя.

Помимо самих технологий печати, ученые работают над созданием методик выплавки железа и других металлов из лунного грунта, для получения которых они планируют использовать энергию Солнца, сконцентрированную при помощи особых линз. Эта задача и проблема сборки мотора, как надеется инженер, будет решена в ближайшие несколько месяцев, и тогда физики попытаются понять, можно ли распечатать самую сложную часть устройства - его электронику.

Материалы, необходимые для ее изготовления, присутствуют на Луне в большом количестве, однако "печать" электронных схем на Луне, как признает Эллери, будет сложной задачей, так как для этого нужен полный вакуум. Тем не менее, он уверен, что и эту проблему получится решить, используя относительно простые управляющие схемы на базе нейросетей.

Подобные саморазмножающиеся принтеры, как мечтает ученый, помогут человечеству решить сразу две ключевых космических задачи - они позволят строить целые заводы на Луне и других планетах, не отправляя туда армии людей, а также будут строить базы на далеких планетах еще до того, как туда прибудут первые путешественники.