Man könnte meinen, die NASA bereitete sich auf einige Schwertkämpfe im Weltraum vor! Zumindest könnte man diesen Eindruck gewinnen, wenn man die neue Rüstung sieht, die die NASA zum ersten Mal entwickelt. Offiziell bezeichnen sie es als eine neue Art von „ Weltraumgewebe “, einer, der Astronauten, Raumschiffe und einsetzbare Geräte schützt. Aber für den zufälligen Beobachter sieht es sehr nach Kettenhemdrüstung aus!
Die neue Panzerung ist die Idee von Polit Casillas, einem Systemingenieur vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Inspiriert von traditionellen Textilien basiert diese Rüstung auf den Fortschritten in der additiven Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck), um gewebte Metallgewebe herzustellen, die sich schnell falten und ihre Form ändern können. Und eines Tages könnte es für fast alles verwendet werden!
Als Sohn eines Modedesigners in Spanien wuchs Casillas mit Stoffen und Textilien auf und war fasziniert davon, wie diese für das Design verwendet werden. Ähnlich wie Textilien durch das Verweben unzähliger Fäden hergestellt werden, nutzt Casillas Prototyp des Weltraumgewebes den 3D-Druck, um Metallquadrate in einem Stück zu erzeugen, die dann zu einem Panzermantel aneinandergereiht werden.
Ein weiteres Beispiel für ein 3D-gedrucktes metallisches „Weltraumgewebe“. Die Unter- und Oberseite des Stoffes haben unterschiedliche Funktionen. Credits: NASA/JPL-Caltech
Neben seiner Arbeit mit diesem neuen Weltraumgewebe leitet Casillas den Atelier-Workshop von JPL, der sich auf die schnelle Prototypenerstellung fortschrittlicher Konzepte und Systeme spezialisiert hat. Diese schnelllebige kollaborative Umgebung arbeitet mit verschiedenen Technologien und sucht nach Möglichkeiten, neue (wie 4D-Druck) in bestehende Designs zu integrieren. Casillas beschrieb dieses Konzept in einem NASA Pressemitteilung :
„Wir nennen es ‚4-D-Druck‘, weil wir sowohl die Geometrie als auch die Funktion dieser Materialien drucken können. Wenn die Fertigung im 20. Jahrhundert von der Massenproduktion angetrieben wurde, dann ist dies die Massenproduktion von Funktionen.“
Die Raumstoffe haben vier wesentliche Funktionen, darunter Reflektivität, passives Wärmemanagement, Faltbarkeit und Zugfestigkeit. Da eine Seite das Licht reflektiert und die andere es absorbiert, dient das Material als Mittel zur thermischen Kontrolle. Es kann auch auf viele verschiedene Arten gefaltet und an Formen angepasst werden, während die Zugfestigkeit beibehalten wird, um sicherzustellen, dass es Zugkräften standhalten kann.
Diese Stoffe könnten verwendet werden, um Astronauten zu schützen und große Antennen, ausfahrbare Geräte und Raumfahrzeuge vor Meteoriten und anderen Gefahren abzuschirmen. Darüber hinaus könnten sie verwendet werden, um sicherzustellen, dass Missionen in extreme Umgebungen vor den Elementen geschützt würden. Betrachten Sie den Jupitermond Europa, den die NASA im kommenden Jahrzehnt mit einem Lander – aka. das Europa Clipper Mission.
Künstlerisches Konzept einer Europa Clipper-Mission. Bildnachweis: NASA/JPL
Hier und auf anderen „Ozeanwelten“ – wie Ceres, Enceladus, Titan und Pluto – könnte diese Art flexibler Panzerung Raumschiffe isolieren. Sie könnten an Landestreben verwendet werden, um sicherzustellen, dass sie ihre Form ändern können, um auch über unebenes Gelände zu passen. Mit diesem Material könnten auch Lebensräume für den Mars oder den Mond gebaut werden – wie die Südpol-Aitken-Becken , wo permanent beschattete Krater die Existenz von Wassereis zulassen.
Ein weiterer Vorteil dieses Materials ist die deutlich kostengünstigere Herstellung im Vergleich zu Materialien, die mit traditionellen Fertigungsverfahren hergestellt werden. Unter normalen Bedingungen ist das Entwerfen und Bauen von Raumfahrzeugen ein komplexer und kostspieliger Prozess. Durch das Hinzufügen mehrerer Funktionen zu einem Material in verschiedenen Entwicklungsstadien kann der gesamte Prozess jedoch kostengünstiger gestaltet und neue Designs implementiert werden.
Andrew Shapiro-Scharlotta ist Manager im Space Technology Office des JPL, einem Büro, das für die Finanzierung von Technologien im Frühstadium wie der Raumfahrt zuständig ist. Ein solcher Produktionsprozess, wie er sagte, könnte alle möglichen Designs und neue Missionskonzepte ermöglichen. „Wir kratzen nur an der Oberfläche des Möglichen“, sagt er. „Die Verwendung organischer und nichtlinearer Formen ohne zusätzliche Kosten für die Fertigung wird zu effizienteren mechanischen Designs führen.“
Entsprechend der Entwicklung des 3D-Drucks für den Einsatz an Bord der ISS , will das JPL-Team diesen Stoff nicht nur im Weltraum einsetzen, sondern auch im Weltraum herstellen. Für die Zukunft sieht Casillas auch einen Prozess vor, bei dem Werkzeuge und Konstruktionsmaterialien aus recycelten Materialien gedruckt werden können, was zusätzliche Kosteneinsparungen bietet und eine schnelle On-Demand-Produktion der erforderlichen Komponenten ermöglicht.
Ein solcher Produktionsprozess könnte die Art und Weise, wie Raumfahrzeuge und Weltraumsysteme entstehen, revolutionieren. Anstelle von Schiffen, Anzügen und Roboterfahrzeugen, die aus vielen verschiedenen Teilen bestehen (die dann zusammengesetzt werden müssen), könnten sie wie „ganze Stoffe“ ausgedruckt werden. Die Fertigungsrevolution scheint sich abzuzeichnen!
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