Настоящее и будущее космической промышленности: для чего заводы перемещают на орбиту

Похоже, что осень 2023 года станет точкой отсчёта в новейшей истории развития космической промышленности. На конференции в DSEI британское подразделение компании Northrop Grumman и стартап Space Forge объявили о сотрудничестве по производству микроэлектроники на орбите. Идея переноса сложнейших процессов в космос состоит в том, что в условиях микрогравитации и сверхвысокого вакуума можно создавать материалы более высокого качества, чем это возможно на Земле.

Пока речь не идёт о глобальном перемещении производственных площадок. Региональный директор сектора космического бизнеса Northrop Дэвид Пайл отметил, что продукция, полученная в космосе, будет дороже земной из-за стоимости доставки на орбиту и обратно. Однако он подчеркнул, что несмотря на все сложности, специализированная ниша превратится в самостоятельное направление в ближайшие десятилетия.

Ведущие компании в области космических исследований считают, что параметры, недостижимые на Земле, помогут открыть новые материалы и соединения, сократить сроки исследований и внедрения, улучшить существующие продукты. Всё это станет возможным благодаря «уникальным свойствам космоса» — это определение уже в ходу в научной среде.

Как работают космические условия:

Компания уже разрабатывает и готова развёртывать оптимизированные платформы, превышающие возможности действующей станции. В сравнении с ней они будут весить в 10 раз меньше.

Радикальное снижение массы полезного груза ускорит транспортировку и сборку новых рабочих площадок на орбите. Всё это значительно сэкономит бюджеты проектов.

Но не всё так гладко. Многообещающие возможности пока сдерживает фактор стоимости. Её придётся постоянно пересматривать с учётом двух разнонаправленных векторов. С одной стороны, нас ждут прорывы в снижении расходов на запуски. С другой, ожидается появление новых научных и технических достижений, развивающихся на Земле, — это может притормозить перевод производств на орбиту.

В 2022–м году NASA выделило 2 млн $ на орбитальную программу исследования роста стволовых клеток в условиях микрогравитации. Первые опыты показали, что на орбите клетки растут быстрее и в большем количестве. В перспективе учёные хотят проверить, как поведёт себя ДНК. Это не единственный проект, получивший второе дыхание в космосе.

Вот отрасли, где уже получены первые результаты:

Сегодня исследовательская работа проводится на МКС. Данные, полученные на орбите, повысят коммерческую отдачу от международной станции, но только этой платформы для исследований недостаточно.

К строительству производственных площадок будут привлекать частный сектор, который уже сегодня и технически, и финансово способен развивать и эксплуатировать исследовательские базы на низкой околоземной орбите.

Космическая солнечная энергия — не новое направление, поэтому здесь не придётся ждать технологических прорывов. Как только удастся уменьшить стоимость запусков, производственные площадки по изготовлению и сборке солнечных батарей переедут на околоземную орбиту. Это поможет заместить опасную атомную энергетику на безопасную солнечную.

Один спутник будет генерировать до 2 гигаватт энергии, что равно одной АЭС, снабжающей до 1 млн домов. На Земле для производства такой же мощности понадобится свыше 6 млн панелей, то есть перспективы околоземного проекта очевидны.

Сегодня на МКС производят полимеры и пластики, причём осваиваются не только процессы «сборки» первичных длинноцепочечных молекул, но и их вторичной переработки.

Чем занят центр аддитивного производства

Процесс создания 3D–структур с помощью плавленой нити (эта технология используется во многих настольных принтерах) даёт лучшие результаты в условиях микрогравитации.

Анализ образцов, возвращенных с орбиты, показал, что невесомость ускорила производство, одновременно повысив точность размеров и улучшив вид форм — никаких каркасов и подпорок. Результат показал, что у технологии печати в космосе точно есть будущее. Первой деталью, сделанной за пределами Земли, стал гаечный ключ.

Перспективное сотрудничество Northrop Grumman и Space Forge — только один из примеров в истории развития космических производств.

Компания Made in Space, Inc. в рамках программы Archinaut изучает возможности аддитивного производства для построения объёмных и сложных систем. Ей принадлежит мировой рекорд создания 3D–балочной конструкции длиной 123 фута 8,25 дюйма.

В ближайшем будущем технология будет задействована в нескольких направлениях, включая:

В каждом из этих приложений Archinaut предлагает решения с ценой под ключ. Что называется, бери и пользуйся.

Фармацевтический гигант Merck активно сотрудничает с МКС. На космической станции изучение процесса кристаллизации белков уже выходит на финишную прямую. Производство на орбите даёт кристаллические формы более высокого порядка, с лучшей однородностью и чистотой. Синтез в новых условиях упростит и улучшит адресную доставку лекарств к больным органам.

Исследованиями кристаллической формы терапевтических средств занимается ещё одна фармацевтическая корпорация — Bristol Myers Squibb. Цель работы та же, что и у Merck — дать пациентам более стабильные и совершенные лекарства. Ожидается, что препараты для орального применения и инъекций можно будет использовать в домашних условиях с периодическим контролем состояния в лечебных учреждениях.

Компания Varda Space Industries уже успела получить первые результаты в области лечения ВИЧ, но возникли сложности с демонстрацией успехов. В настоящее время идут согласования с FFA (Федеральным управлением гражданской авиации США) об определении места посадки капсулы с кристаллами препарата.

С понижением стоимости запусков масштабное развёртывание орбитального производства приобретает всё более ясные и близкие по времени очертания. Крупные корпорации и стартапы вовсю осваивают околоземную площадку, а некоторые даже готовы поделиться первыми результатами. Это значит, что ещё недавно остро стоящий вопрос «зачем» плавно трансформировался в более конкретный «когда».

#firstvds #vcfirstvds #космос #производство #космическаяпромышленность #заводынаорбите #космическиеусловия