Una guía para astronautas sobre la fabricación fuera de la Tierra


Habilitación y soporte

03/08/2021
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Improvisar cosas nuevas a partir de las cosas que tiene es parte de la descripción del trabajo de un astronauta: piense en la tripulación del Apolo 13 reacondicionando filtros de CO2 para salvar sus propias vidas, o en Mark Watney varado en El marciano, alimentándose del Planeta Rojo. Ahora hay planes para fabricar artículos en órbita, y el astronauta de la ESA Alexander Gerst sostiene que esto podría marcar una gran diferencia para vivir y trabajar en el espacio.

Alejandro – que ha pasado poco menos de un año en órbita, convirtiéndose en el segundo europeo en comandar la Estación Espacial Internacional (ISS) – habló en la ESA Taller de Fabricación Avanzada, que incluyó una sesión especial sobre fabricación fuera de la Tierra.

Alejandro en órbita

Si bien las impresoras 3D de producción de plástico ya han llegado al espacio, el evento virtual escuchó cómo la ESA volará la primera impresora 3D de metal en 2022, y los investigadores también están planeando la fabricación a gran escala, como naves espaciales que imprimen sus propias antenas o paneles solares después del lanzamiento. Al ofrecer una perspectiva de usuario única desde sus 363 días en órbita, Alexander describió la fabricación fuera de la Tierra como un cambio de juego para la exploración espacial.

«Es alucinante pensar en lo que es realmente la EEI», comenzó Alexander. “Lo construimos en el espacio, moviéndonos a 28 000 km / h, a partir de módulos fabricados en diferentes continentes y puestos en órbita por primera vez. Aquellos de ustedes que han construido una casa, ¿se imaginan hacerlo sin poder ir a Home Depot en caso de que hayan olvidado algunos tornillos o algo así? «

Estación Espacial Internacional

Descubriendo una solución

Describió la ISS como una simbiosis de humanos y sistemas robóticos, donde los humanos aportan las habilidades que los robots no tienen, especialmente cuando algo sale mal.

“Por ejemplo, trabajamos en más de 600 experimentos científicos diferentes durante mis misiones Blue Dot y Horizons a la ISS, pero uno que me gusta particularmente es el Levitador Electromagnético, un horno de microgravedad para metales. Se siente un poco como mi bebé: fue mucho trabajo instalar en el Laboratorio Columbus europeo, porque un perno que lo aseguraba en su lugar para el lanzamiento se atascó durante la instalación y amenazó todo el experimento.

“Después de mucho análisis, decidimos cortar el perno y sugerí tapar la hoja de la sierra con mi gel de afeitar, para atrapar las virutas de metal que de otra manera habrían estado flotando peligrosamente.

Perno de lanzamiento de aserrado

«Luego llegó el momento en que una abrazadera fue succionada profundamente dentro de un conducto de ventilación, y tuve que pasar un par de horas pescándola con un gancho que había pegado a un poste flexible».

Otro ejemplo de improvisación fue más personal: “Hice una vela en realidad, con cinta brillante Kapton y una linterna vieja, para el cumpleaños de mi compañero de tripulación. No le dije al suelo sobre eso, pero terminamos poniéndolo todo el tiempo para la cena, como una señal de que la jornada laboral había consumido y era hora de un descanso mental. Finalmente recibimos una llamada de los chicos de seguridad que debieron haberlo visto en una foto y dijeron ‘no se ofenda, pero ¿es posible que tenga una vela ahí arriba?’ Fue un gran cumplido y divertido, ¡pensaron que podría ser una vela de verdad!

“Eso muestra lo importantes que son las cosas pequeñas en el espacio: con la fabricación fuera de la Tierra, uno podría imaginarse, de camino a Marte, la hija de un miembro de la tripulación haciendo una escultura de jardín de infantes para su cumpleaños, luego el miembro de la tripulación la imprime a bordo y lo coloca en sus habitaciones para la tripulación «.

Activación del levitador electromagnético

A bordo de la ISS, los artículos faltantes pueden eventualmente enviarse en el próximo cohete de suministro, lo que no será el caso de las expediciones interplanetarias. Alexander declaró que la fabricación fuera de la Tierra será realmente importante durante las misiones de larga duración fuera de nuestro mundo de origen.

Alexander proporcionó una lista de posibles casos de uso, incluidos artículos grandes y voluminosos, montajes mecánicos y adaptadores, cubiertas y herramientas especializadas y, finalmente, comida e incluso material biológico para fines médicos. La capacidad de reciclar todas estas piezas para reimpresiones posteriores también sería una gran ventaja.

‘Vela’ hecha por la ISS

Impresión 3D, del suelo al espacio

Normalmente, el trabajo de diseño real para la fabricación fuera de la Tierra se realizaría en tierra, pero es importante que quienes están en tierra tengan una imagen precisa de las condiciones en el espacio. «La mayoría de los equipos terrestres tienen la impresión de que la configuración en órbita se conoce con mucha precisión, pero a menudo este no es el caso: los registros pueden estar desactualizados y las configuraciones cambian con el tiempo».

Alexander dio el ejemplo de sus colegas rusos que intentaron aplicar revestimientos de plástico para renovar las superficies de las paredes internas del módulo de servicio, pero descubrió que algunas de las formas que se habían producido no coincidían con la realidad después de dos décadas en órbita, y tenían que ser modificado para encajar.

«El habilitador clave real es en realidad un circuito de retroalimentación cerrado, con un sistema de medición y escaneo para obtener datos precisos sobre geometrías y configuraciones antes de diseñar la herramienta para la impresión, y también como método de control de calidad posteriormente».

Impresora 3D para el espacio

Solo en misiones altamente autónomas, como viajes a Marte, la tripulación llevaría a cabo todo el ciclo de producción por sí mismos, sin asistencia en tierra, o durante emergencias.

Alexander concluyó: “Para dejar la Tierra, la ley gobernante más importante es la ecuación del cohete, pero para vivir en el espacio lo más importante es la Ley de Murphy: debes tener la mentalidad de que cualquier cosa que pueda salir mal, eventualmente podría salir mal. Será mejor que estemos preparados para eso, y la fabricación en el espacio nos ayudará con eso. Es un cambio de juego que nos permite ir más lejos en el espacio y reducir el riesgo. Por eso, doy la recepción al esfuerzo de fabricación fuera de la Tierra de la ESA para ayudar a Europa a asegurar una posición de liderazgo en este prometedor campo «.

Los entresijos de la impresión 3D

Iniciativa de fabricación avanzada de la ESA

«Este taller se llevó a cabo como parte de la iniciativa de Fabricación Avanzada de la ESA, para mostrar el estado del arte en tecnologías de fabricación y llegar a la comunidad como una oportunidad para discutir una visión y estrategia futuras», señala Thomas Rohr, director de Materiales y Procesos de la ESA. Sección.

“Nuestras más de 40 actividades de desarrollo tecnológico iniciadas hasta ahora abren nuevas posibilidades en términos de libertad de diseño, etapas de producción optimizadas y reducción de costos o plazos de entrega, junto con un rendimiento mejorado del producto, y extender el proceso de fabricación al espacio fuera de la Tierra es un elemento crucial de nuestros esfuerzos generales con un gran potencial para futuros escenarios de misión y casos de negocios comerciales «.

Primera entrevista con Alexander Gerst en la Tierra



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