L’astronauta dell’ESA Alexander Gerst discute dei vantaggi della stampa 3D sulla ISS

Improvvisare nuove cose da ciò che hai fa parte della descrizione del lavoro di un astronauta: basta pensare che l’equipaggio dell’Apollo 13 ha rimontato i filtri di CO2 per salvare le proprie vite, o ha bloccato Mark Watney in The Martian, nutrendosi nel pianeta rosso. Ora sono in corso piani per la produzione di oggetti in orbita e l’astronauta dell’ESA Alexander Gerst sostiene che la stampa 3D sulla ISS potrebbe fare una grande differenza per vivere e lavorare nello spazio.

Gerst – che ha trascorso poco meno di un anno in orbita, diventando il secondo europeo a comandare la Stazione spaziale internazionale (ISS) – ha parlato al Workshop dell’ESA sulla produzione avanzata, che includeva una sessione speciale sulla produzione fuori dalla Terra.

Stampanti nello spazio

Mentre le stampanti 3D per la produzione di plastica hanno già raggiunto lo spazio, l’evento virtuale ha evidenziato come l’ESA farà volare la prima stampante 3D in metallo nel 2022. I ricercatori stanno anche pianificando una produzione su larga scala come la stampa di veicoli spaziali sulle proprie antenne o array solari dopo il lancio. Offrendo una prospettiva utente unica dai suoi 363 giorni in orbita, Alexander ha descritto la produzione fuori dalla Terra come un punto di svolta per l’esplorazione spaziale.

“È sbalorditivo pensare a cosa sia effettivamente la ISS”, ha detto Gerst. “L’abbiamo costruito nello spazio, muovendoci a 28.000 km/h, con moduli fabbricati in diversi continenti e messi insieme in orbita per la prima volta” Chi di voi ha costruito una casa, potrebbe immaginare di farlo senza poter andare dal ferramente nel caso avesse dimenticato delle viti o qualcosa del genere?”.

Mentre la produzione avanzata è dedicata alle capacità di produzione sulla Terra, il workshop ha previsto una giornata dedicata alla produzione nello spazio. Questo dominio è riconosciuto come una futura tecnologia abilitante chiave, che può avere impatti positivi significativi su costi, logistica, durata e prestazioni delle missioni spaziali robotiche e umane. Ciò può influire potenzialmente su tutti gli aspetti delle attività spaziali, dall’alleviare i vincoli di progettazione imposti dalla fase di lancio, portando a componenti più grandi, scenari di missione migliorati e un consumo ridotto di materiali ed energia, per consentire nuove strategie di manutenzione e l’espansione delle capacità di esplorazione durante le missioni di esplorazione umana, per missioni più lunghe e più sostenibili.

Perchè è importante

In genere il lavoro di progettazione effettivo per la produzione fuori dalla Terra verrebbe svolto a terra, ma è importante che quelli a terra abbiano un’immagine accurata delle condizioni nello spazio. “La maggior parte delle squadre di terra ha l’impressione che la configurazione in orbita sia nota in modo molto preciso, ma spesso non è così: i record potrebbero essere obsoleti e le configurazioni cambiano nel tempo”, ha detto Gerst.

Alexander ha fatto l’esempio dei suoi colleghi russi che cercavano di applicare rivestimenti in plastica per rinnovare le superfici interne delle pareti del modulo di servizio, ma scoprendo che alcune delle forme che erano state prodotte non corrispondevano alla realtà dopo due decenni in orbita, e dovevano essere modificato per adattarsi.

“Il vero fattore chiave è in realtà un ciclo di feedback chiuso, con un sistema di misurazione e scansione per ottenere dati precisi su geometrie e configurazioni prima di progettare lo strumento per la stampa e anche come metodo di controllo della qualità in seguito”.

Solo in missioni altamente autonome, come i viaggi su Marte, l’equipaggio intraprenderebbe l’intero ciclo di produzione da solo, senza assistenza a terra, anche durante eventuali emergenze.

La visione dell’ESA

Alexander ha concluso: “Per lasciare la Terra la legge governativa più importante è l’equazione del razzo, ma per vivere nello spazio la più importante è la Legge di Murphy – devi avere la mentalità che qualunque cosa possa andare storta potrebbe alla fine andare storta. Sarebbe meglio essere preparati per questo e la produzione nello spazio ci aiuterà in questo. È un elemento rivoluzionario che ci consente di andare più lontano nello spazio e ridurre il rischio. Quindi accolgo con favore lo sforzo di produzione fuori dalla Terra dell’ESA per aiutare l’Europa ad assicurarsi una posizione di leadership in questo promettente dominio”.

Questo workshop si è svolto nell’ambito dell’iniziativa Advanced Manufacturing dell’ESA, per mostrare lo stato dell’arte nelle tecnologie di produzione e raggiungere la comunità come un’opportunità per discutere una visione e una strategia future. “Le nostre oltre 40 attività di sviluppo tecnologico avviate finora aprono nuove possibilità in termini di libertà di progettazione, fasi di produzione semplificate e costi o tempi di consegna ridotti, insieme a prestazioni del prodotto migliorate”, ha osservato Thomas Rohr, a capo della sezione Materiali e processi dell’ESA “L’estensione del processo di produzione allo spazio fuori dalla Terra è un elemento cruciale dei nostri sforzi complessivi con un grande potenziale per scenari di missione futuri e casi aziendali commerciali”.

Per saperne di più sulla strategia completa per la produzione avanzata dell’ESA nello e per lo spazio, leggi l’intervista esclusiva a Tommaso Ghidini, responsabile della divisione Strutture, meccanismi e materiali dell’ESA, nell’eBook AM Fucus Aerospace di 3dpbm.