improvvisare nuove cose dalle cose che hai fa parte della descrizione del lavoro di un astronauta:pensa che l'equipaggio dell'Apollo 13 riadatta il CO ₂ filtri per salvarsi la vita, o incagliato Mark Watney in The Martian, nutrendosi del Pianeta Rosso. Ora sono in corso piani per produrre oggetti in orbita, e l'astronauta dell'ESA Alexander Gerst sostiene che questo potrebbe fare una grande differenza per vivere e lavorare nello spazio.

Alexander, che ha trascorso poco meno di un anno in orbita, diventando il secondo europeo a comandare la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) – ha parlato al Workshop dell'ESA sulla produzione avanzata, che includeva una sessione speciale sulla produzione fuori dalla Terra.

Mentre le stampanti 3D per la produzione di plastica hanno già raggiunto lo spazio, l'evento virtuale ha sentito come l'ESA farà volare la prima stampante 3D in metallo nel 2022, e i ricercatori stanno anche pianificando la produzione su larga scala come la stampa di veicoli spaziali con le proprie antenne o pannelli solari dopo il lancio. Offrendo una prospettiva utente unica dai suoi 363 giorni in orbita, Alexander ha descritto la produzione fuori dalla Terra come un punto di svolta per l'esplorazione dello spazio.

"È sbalorditivo pensare a cosa sia effettivamente la ISS, " iniziò Alexander. "L'abbiamo costruito nello spazio, trasloco a 28 anni, 000 chilometri all'ora, da moduli prodotti in diversi continenti e messi insieme in orbita per la prima volta. Quelli di voi che hanno costruito una casa, potresti immaginare di farlo senza poter andare a Home Depot nel caso avessi dimenticato delle viti o qualcosa del genere?"

Trovare una soluzione

Ha descritto la ISS come una simbiosi di esseri umani e sistemi robotici, con l'essere umano che porta le abilità che i robot non hanno, specialmente quando qualcosa va storto.

"Ad esempio, abbiamo lavorato su più di 600 diversi esperimenti scientifici durante le mie missioni Blue Dot e Horizons sulla ISS, ma uno a cui sono particolarmente affezionato è il levitatore elettromagnetico, un forno a microgravità per metalli. Mi sento un po' come il mio bambino:è stato molto faticoso installarlo nell'European Columbus Laboratory, perché un bullone che lo fissava in posizione per il lancio si è bloccato durante l'installazione, e minacciò l'intero esperimento.

"Dopo molte analisi abbiamo deciso di segare il bullone, e ho suggerito di coprire la lama della sega con il mio gel da barba, per catturare eventuali trucioli di metallo che altrimenti avrebbero fluttuato pericolosamente intorno.

"Poi c'è stata la volta che una pinza è stata risucchiata in profondità all'interno di un condotto di ventilazione, e ho dovuto passare un paio d'ore a pescarlo con un amo che avevo attaccato a un palo flessibile."

Un altro esempio di improvvisazione è stato più personale:"Ho fatto una candela in realtà, con nastro adesivo Kapton lucido e una vecchia torcia, per il compleanno del mio compagno di squadra. Non ne ho parlato alla base, ma abbiamo finito per metterlo tutto il tempo a cena, come segno che la giornata lavorativa era finita ed era ora di una pausa mentale. Alla fine abbiamo ricevuto una chiamata dai ragazzi della sicurezza che devono averlo visto su una foto e hanno detto "non offenderti, ma è possibile che tu abbia una candela lassù?" Era un complimento grande e divertente:pensavano che potesse essere una vera candela!

"Ciò dimostra quanto siano importanti le piccole cose nello spazio:con la produzione fuori dalla Terra si potrebbe anche immaginare, sulla via di Marte, la figlia di un membro dell'equipaggio che realizza una scultura per l'asilo per il loro compleanno, poi il membro dell'equipaggio lo stampa a bordo e lo mette nei loro alloggi dell'equipaggio."

A bordo dell'ISS, gli oggetti mancanti possono eventualmente essere inviati sul prossimo razzo di rifornimento, il che non sarà il caso delle spedizioni interplanetarie. Alexander ha affermato che la produzione fuori dalla Terra diventerà davvero importante durante le missioni di lunga durata lontano dal nostro mondo natale.

Alexander ha fornito un elenco di potenziali casi d'uso, compresi i grandi oggetti ingombranti, supporti meccanici e adattatori, rivestimenti e strumenti specializzati, e infine cibo e persino materiale biologico per scopi medici. Anche la possibilità di riciclare tutte queste parti per successive ristampe sarebbe un grande vantaggio.

Stampa 3D, dalla terra allo spazio

In genere, il lavoro di progettazione effettivo per la produzione fuori dalla Terra verrebbe svolto a terra, ma è importante che coloro che si trovano a terra abbiano un'immagine accurata delle condizioni nello spazio. "La maggior parte delle squadre di terra ha l'impressione che la configurazione in orbita sia nota in modo molto preciso, ma spesso non è così:i record potrebbero essere obsoleti, e le configurazioni cambiano nel tempo."

Alexander ha fatto l'esempio dei suoi colleghi russi che cercavano di applicare rivestimenti in plastica per rinnovare le superfici delle pareti interne del modulo di servizio, ma scoprendo che alcune delle forme che erano state prodotte non corrispondevano alla realtà dopo due decenni in orbita, e doveva essere modificato per adattarsi.

"Il vero fattore chiave è in realtà un circuito di feedback chiuso, con un sistema di misurazione e scansione per ottenere dati precisi su geometrie e configurazioni prima di progettare lo strumento per la stampa, e anche come metodo di controllo della qualità in seguito."

Solo in missioni altamente autonome, come viaggi su Marte, sarebbe l'equipaggio intraprendere l'intero ciclo di produzione da solo, senza assistenza a terra, oppure durante le emergenze.

Alexander ha concluso:"Per lasciare la Terra la legge governativa più importante è l'equazione del razzo, ma per vivere nello spazio la cosa più importante è la legge di Murphy:devi avere la mentalità che tutto ciò che può andare storto potrebbe alla fine andare storto. Faremmo meglio a essere preparati per questo, e la produzione nello spazio ci aiuterà in questo. È un punto di svolta che ci consente di andare più lontano nello spazio e ridurre il rischio. Quindi accolgo con favore lo sforzo di produzione fuori dalla Terra dell'ESA per aiutare l'Europa a garantire una posizione di leadership in questo promettente settore".

Iniziativa di produzione avanzata dell'ESA

"Questo workshop si è svolto nell'ambito dell'iniziativa Advanced Manufacturing dell'ESA, mostrare lo stato dell'arte nelle tecnologie di produzione e raggiungere la comunità come un'opportunità per discutere una visione e una strategia future, " nota Thomas Rohr, rubrica della Sezione Materiali e Processi dell'ESA.

"Le nostre oltre 40 attività di sviluppo tecnologico avviate finora aprono nuove possibilità in termini di libertà di progettazione, fasi di produzione semplificate e riduzione dei costi o dei tempi di consegna, insieme a prestazioni del prodotto migliorate e l'estensione del processo di produzione allo spazio fuori dalla Terra è un elemento cruciale dei nostri sforzi complessivi con un grande potenziale per scenari di missioni future e casi aziendali commerciali".