Заводы будущего смогут плавать в Космосе
Производство на орбите уже прокладывает себе путь для скоростного интернета, для солнечных панелей, для чистых компьютерных чипов, для лабораторного выращивания человеческих сердец.
Частные компании, предоставляющие дешёвый доступ в космос, открывают новый рубеж для производства.
Так, американская компания Bigelow Aerospace предложила свои услуги по предоставлению мест обитания, которые могут быть использованы в качестве площадки для фабрик и заводов на орбите Земли. Bigelow Aerospace — компания по запуску космических технологий, основана Робертом Бигелоу в 1998 г. Она расположена в Северном Лас-Вегасе, штат Невада, и занимается производством расширяемых модулей космических станций.
Солнечные панели, сделанные из арсенида галлия, на борту космического аппарата НАСА, являются более эффективными, чем стандартные кремниевые панели. Изготовление панелей в космосе может уменьшить и вредные эффекты производства, а сами массивы сделать ещё более эффективными. В пространстве, вы можете выйти на геостационарную орбиту, а приёмники на Земле будут получать микроволновые сигналы, которые настолько диффузны, что не причиняют вреда самолётам, птицам, сельскохозяйственным культурам или домашнему скоту.
Прошлым летом, самолёт поднялся на высоту 30000 футов над Мексиканским заливом. Цель — в течение 25 секунд параболического полёта, в состоянии искусственной невесомости, высокотехнологичный принтер выплюнул кардиальные стволовые клетки в chambered, упрощенную структуру младенческого сердца пассажира. Впечатляет, хотя это просто ещё один шаг к более смелой цели.
Руководители nScrypt (создатели принтера стволовых клеток), Bioficial Органы (провайдер) и Techshot (кто придумал этот эксперимент сердца) планируют печатать бьющиеся сердца на борту Международной космической станции. К 2019 году, Принтер будет летать на коммерческой ракете.
Частные космические полёты от компаний Blue Origin и SpaceX, критиками были названы, как тщеславие проекты плутократов. Но появление этих компаний привело к экономичным поставкам товаров и оборудования в космос. Сегодня такая отправка стоит около $ 5000 на один килограмм материала, по сравнению с $ 30000 в эпоху космических челноков. Поэтому все большее число предпринимателей и исследователей стремятся использовать этот относительно дешёвый доступ в космос, чтобы использовать уникальные свойства низкой околоземной орбиты, в том числе вакуума, микрогравитации, неограниченной солнечной энергии и экстремальных температур — для своего производства. Их эксперименты уже подстегивают инновации в медицине, технологиях и материаловедении. В конце концов, орбитальное изготовление — это революционный путь производства.
При трансплантации пациент может потратить месяцы в ожидании нового сердца. После, он должен принимать иммунодепрессанты всю свою жизнь, чтобы его тело не отвергало чужеродный орган. Сердце распечатанное из собственных стволовых клеток пациента, приживается быстрее, с более низкой вероятностью иммунного отторжения. И идеально подстраиваться под размеры его оригинального сердца. С помощью моделируемой среды микрогравитации компания успешно печатает 3D небольшие структуры сердца.
Гравитация является реальной проблемой, когда дело доходит до печати сердца на Земле. Для печатаемых бионик органов, группе стволовых клеток и питательных веществ необходимо иметь водянистую консистенцию, чтобы обеспечить клетке достаточную подвижность, чтобы вживиться в здоровую ткань сердца. Из-за этой водянистой консистенции, чтобы вырастить сердце на Земле, вам нужна структура поддержки. «Если вы думаете о сердце, как о четырёх больших открытых пустотах, завёрнутые в мышцы» — говорит Евгений Боланд, главный научный сотрудник Techshot.
К сожалению, учёные не изобрели ниток, которые в дальнейшем могут быть удалены или растворены без повреждения формирующегося органа.
Печатая органы в космосе, Techshot надеется вырастить целые сердца без использования строительных лесов.
«Если мы попытаемся сделать это на Земле, это будет довольно трудно. Структура держится около секунды , а затем просто расплавается по столу. Это выглядит , как Желе, залитое в форму. Попытайтесь подать этот шарик на тарелке в желатиновом беспорядке».
Но микрогравитация помогает сердцу поддерживать форму без строительных лесов. Низкая гравитация делает печать 3D более прямой. На Земле, сложные 3D объекты , такие как модель сердца, должны быть напечатаны в виде 2D — слоёв, которые накладываются друг на друга — процесс трудоёмкий. Генеральный директор nScrypt Kenneth говорит: Печать в условиях микрогравитации позволяет объекту выплюнуть готовый 3D, улучшая скорость до 100 раз.
Есть также идеи перемещения токсичного производства с планеты в космос, чтобы спасти Землю. По экологическим причинам, есть смысл строить гигантские заводы микросхем в космосе, и такое грязное производство, как полупроводники в целом.
Университет материалов Хьюстон, учёный Алекс Игнатьев первым изготовил из арсенида галлия полупроводник в безвоздушном пространстве в 1990 г, на борту NASA. Космический завод выпускает полупроводники, которые в 10000 раз лучше по качеству, чем сделанные на Земле. Соединение, называемое галлий-арсенида, стоит около $ 5000 за 8-дюймовую пластину и приводит к большому выбросу токсичных побочных продуктов при их производстве (Привет мышьяку!)
Никто не хочет превращать низкую околоземную орбиту в свалку плавающих токсичных отходов. К счастью, космос имеет уникальные способности уничтожать вредный остаток. Вне защиты атмосферы нашей планеты, ультрафиолетовое излучение, идущее от солнца, ломает опасные молекулы, а их дисперсные компоненты безвредны. «Наша планета является замкнутой системой, в то время как пространство космоса является открытой средой, которая очень едко воздействует на большинство молекул» — говорит Игнатьев. «Они либо распадаются, либо испаряются в вакууме космоса»