未来のムーンベースのヨーロッパのビジョン。ムーンダストから作られました。

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ムーンベースの期限が過ぎていることは誰もが知っています。しかし、基地を構築するために地球から必要なすべてのものを送るコストは法外です。地球の重力は深すぎて強すぎて、ロケットですべてをそこに運ぶことはできません。それで、ソリューションは何ですか？

ESAによると、ソリューションは積層造形（AM）と現場リソース利用（ISRU）です。

ESAは、AMまたは3Dプリンティングを現在および将来的に使用して、月ベースをより実現可能にする方法を考え出すプロジェクトをリードしています。このプロジェクトは、「3Dプリンティングテクノロジーを使って月面を想定する」と呼ばれています。これは、土地を離れて暮らすという古い開拓者精神ですが、最新の高度なテクノロジーで再起動しました。 AMとISRUは、地球への物流依存を制限し、月面で利用可能なリソースから月面基地を構築するために必要なものの多くを許可します。つまり、ムーンダスト自体。

「3Dプリンティングは、地球からの物流を減らして月面着陸を促進する潜在的な手段を提供します。」 -ESAの人間宇宙飛行チームのスコットホブランド。

ESAによると、最終的には、月面基地に必要なさまざまな材料や機器を、必要なときに必要な場所で3Dプリントすることができます。建築資材からソーラーパネル、設備、道具、衣服まで、すべて月面に3Dプリントされる可能性があります。栄養素や食品成分でさえ、3Dプリントで提供できる可能性があります。

3Dプリントは、Moonベースのコストを削減するだけでなく、企業全体の応答性とカスタマイズ性を向上させます。月のレゴリスを使用して、できるだけ多くの構造物やアイテムを作成できるだけでなく、地球から持ち込まれたアイテムをリサイクルして再利用することもできます。

「月面基地の構想...」プロジェクトでは、3Dプリンティングに大きく依存する月面基地の3段階の計画が示されています。

フェーズ1：存続可能。これは、住居のように、小さな乗組員が月面で生き残るために必要な基本事項に対処します。
フェーズ2：持続可能な。これにより、月の基地が拡張され、より多くの乗務員室、製造エリア、および研究施設が含まれるようになります。
フェーズ3：運用。このフェーズでは、月の基地は完全に機能し、長期的な居住のために構築されています。

「選択した印刷プロセスにより、利用可能な材料をさまざまな目的にリサイクルすることができます」と、プロジェクトを管理するOHB System AGのAntonella Sgambatiは説明します。「3D印刷のもう1つの大きな利点は、アディティブマニュファクチャリングとしても知られていますが、それが可能にする幅広い設計オプションです。コンポーネント、製品、印刷プロセス自体は、月面基地での最終的な使用目的に基づいて再設計できます。利用可能な資料を印刷するハードウェアとどのようにリンクするのが最善かを決定できます。」

プロジェクトのルーツは2013年にさかのぼります。ESAが建築会社に月面環境に耐えられる構造を設計するよう依頼したときです。キッカーは、月の土、またはこの場合はシミュレートされた月の土から作らなければなりませんでした。フォスターアンドパートナーズの建築事務所は、1.5トンのサンプルビルディングブロックを建設しました。ビルディングブロックは、鳥の骨に似た中空の閉じたセル構造でした。

「慣例として、私たちは地球の極端な気候に対応する設計を行い、地元の持続可能な素材を使用することによる環境上の利点を活用することに慣れています」と、フォスター+パートナースペシャリストモデリンググループのXavier De Kestelierは述べています。「私たちの月の居住は同様の論理に従います。」

ESAの研究者たちは、ネジや歯車、さらにはコインのような小さなアイテムを3Dプリントするために、シミュレートされた月のレゴリスを実験しています。レゴリスのシミュレーションはそれほど難しくなく、シリコン、アルミニウム、カルシウム、酸化鉄などが含まれています。これらの材料の存在は、レゴリスを使用可能な形状に形成できることを意味します。

もちろん、月の汚れをプリンターに注ぎ、それから必要なオブジェクトが出てくるほど簡単ではありません。最初に、シミュレートされた月のレゴリスが粒子サイズに粉砕されます。次に、光に反応する結合剤と混合されます。結果として得られた混合物からオブジェクトが印刷され、次に光にさらされて硬化し、最後にオーブンで焼かれます。 ESAによると、完成品は月の粉のセラミックのようなものです。

宇宙探査における3D印刷の最も興味深い潜在的な将来の用途の1つは医療分野であり、「バイオ印刷」と呼ばれています。アポロ計画で月に行った宇宙飛行士は、約12日間滞在し、小さな救急箱を持っていきました。しかし、月の基地にいる宇宙飛行士が耐えるような長期滞在の場合、より高度なレベルの医療が必要になる可能性があります。

「私たちは、宇宙飛行士が短期、中期、長期的に必要とするもの、および3Dバイオプリンティングを宇宙で役立つレベルに成熟させるために必要なステップを尋ねています。」 – ESAの構造、メカニズム、材料部門の責任者であるTommaso Ghidini氏

ESAは3Dプリンティングと、月またはその他の場所で宇宙飛行士に医療を提供するのにどのように役立つかを検討しています。 3Dプリントに関する2日間のESAワークショップに集まった3Dバイオプリンティング専門家の主要グループによると、宇宙の奥深くに冒険する宇宙飛行士は、3Dプリントされた皮膚、骨、そして1日全体の臓器を使用して治療を受けることができます。

このアイデアは、「バイオインク」のアイデアを中心に展開します。これらは、人間の細胞と、皮膚、骨、軟骨などの体組織を再生させるために必要な栄養素と材料に基づいています。さらに未来には、臓器全体を印刷するアイデアがあります。これは現時点ではかなりの推測ですが、医療用3Dプリントは将来のある時点で実現する可能性があります。

「私たちは、宇宙飛行士が短期、中期、長期的に必要とするもの、そして3Dバイオプリンティングを宇宙で役立つレベルに成熟させるために必要なステップを尋ねています。および材料部門。「私たちは開発ロードマップとタイムラインを定義しています。このグループが将来科学的なワーキンググループになり、進歩を推進することを目指しています。」

3Dバイオプリンティングにより、宇宙にいる孤立した乗組員は、現在の技術で可能なものよりも多くの緊急事態に備えることができます。宇宙、または月や他の惑星では、居住区内のスペースは非常に貴重です。十分に在庫のある医療センターは、宇宙飛行士が手に入れることのできない贅沢品です。 ESAは、火傷を例として使用して、3Dバイオプリンティングの利点を説明します。

重度の火傷は、通常、患者の体の他の場所にある植皮を使用して治療されます。これは移植された領域への二次的な損傷を含み、軌道環境が創傷の治癒を困難にすることを研究が示している場合、理想からは程遠い。代わりに、新しい皮膚を成長させ、患者自身の細胞からバイオプリントして、直接移植することができます。

ESAの月面基地に対する熱意が高まっています。これは次の論理的なステップであり、太陽系をさらに探索するための出発点としてディープスペースゲートウェイを補完します。全体の取り組みを前進させる多くの技術があり、そのうち、積層造形、つまり3Dプリンティングはその1つにすぎません。しかし今のところ、これらの技術のほとんどのテストは、月の環境の重要な側面をシミュレートする環境で、地球上のここで行われる必要があります。

これらのテクノロジーの一部は、カナリア諸島のランサローテ島にあるESAのパンゲアXムーン基地でテストされています。ランサローテ島は、月または火星へのミッションのいくつかの地質学的側面をテストするのに最適な環境です。具体的には、岩石サンプルを採取するためのテクノロジーをテストします。

岩石のサンプルを撮るのと同じくらい簡単に見えることでさえ、宇宙環境での複数の困難に悩まされています。特に、通信の遅延はすべてをより困難にする可能性があります。先週のAnalog-1と呼ばれる実験では、探査ミッションの科学、運用、通信の側面をテストしました。 ESA宇宙飛行士Matthias MaurerはPangaea-Xに配置され、オランダのローバーをリモート操縦します。これを行うために、彼はElectronic Field Bookと呼ばれる技術を利用します。

Electronic Field Bookは、リアルタイムポジショニング、データ共有、ボイスチャットなどを統合するツールです。 ESA宇宙飛行士のルカパルミターノが国際宇宙ステーションから来年行う実験の予行演習です。フィールドブックを使用すると、専門の科学者は宇宙飛行士に最高のサンプルを収集するようにガイドできます。

構造物の3Dプリンティング、生物医学的な3Dプリンティング、または開発と完成が必要なその他すべてのテクノロジーのいずれであっても、ESAがムーンベースに目を向けていることは明らかです。