Je zou denken dat NASA zich voorbereidde op een paar zwaardgevechten in de ruimte! Dat is althans de indruk die je zou kunnen krijgen als ze zien dat het nieuwe pantser NASA voor het eerst ontwikkelt. Officieel noemen ze het een nieuw type "ruimtestof", een dat bescherming biedt aan astronauten, ruimteschepen en inzetbare apparaten. Maar voor de gewone waarnemer lijkt het veel op maliënkolderpantser!
Het nieuwe pantser is het geesteskind van Polit Casillas, een systeemingenieur van NASA's Jet Propulsion Laboratory. Geïnspireerd door traditioneel textiel, vertrouwt dit pantser op de vooruitgang in additieve productie (ook bekend als 3D-printen) om geweven metalen stoffen te creëren die snel kunnen vouwen en van vorm veranderen. En binnenkort kan het voor bijna alles worden gebruikt!
Als zoon van een modeontwerper in Spanje groeide Casillas op rond stoffen en textiel en was geïntrigeerd door hoe ze worden gebruikt omwille van het ontwerp. Net zoals textiel wordt geproduceerd door talloze draden met elkaar te weven, vertrouwt Casilla's prototype ruimtestof op 3D-printen om metalen vierkanten uit één stuk te maken, die vervolgens aan elkaar worden geregen om een harnas te vormen.
Naast zijn werk met dit nieuwe ruimtestof, leidt Casillas ook de atelierworkshop van JPL, die gespecialiseerd was in het snel prototypen van geavanceerde concepten en systemen. Deze snelle samenwerkingsomgeving werkt met verschillende technologieën en zoekt naar manieren om nieuwe (zoals 4-D-afdrukken) op te nemen in bestaande ontwerpen. Zoals Casillas dit concept beschreef in een NASA-persbericht:
“We noemen het‘ 4-D printen ’omdat we zowel de geometrie als de functie van deze materialen kunnen printen. Als de productie in de 20e eeuw werd aangedreven door massaproductie, dan is dit de massaproductie van functies. ”
De ruimtestoffen hebben vier essentiële functies, waaronder reflectiviteit, passief warmtebeheer, vouwbaarheid en treksterkte. Met één zijde die licht reflecteert en de andere het absorbeert, fungeert het materiaal als een middel voor thermische controle. Het kan ook op veel verschillende manieren worden gevouwen en zich aanpassen aan vormen, terwijl het tegelijkertijd de treksterkte behoudt om ervoor te zorgen dat het de krachten die eraan trekken kan vasthouden.
Deze stoffen kunnen worden gebruikt om astronauten te beschermen en grote antennes, inzetbare apparaten en ruimtevaartuigen te beschermen tegen meteorieten en andere gevaren. Bovendien zouden ze kunnen worden gebruikt om ervoor te zorgen dat missies naar extreme omgevingen tegen de elementen worden beschermd. Overweeg Jupiter's maan Europa, die NASA het komende decennium wil verkennen met een lander - ook bekend als. de Europa Clipper missie.
Hier, en op andere 'oceaanwerelden' - zoals Ceres, Enceladus, Titan en Pluto - zou dit soort flexibele bepantsering isolatie kunnen bieden voor ruimtevaartuigen. Ze kunnen worden gebruikt op steigers om ervoor te zorgen dat ze van vorm kunnen veranderen om ook op oneffen terrein te passen. Dit soort materiaal zou ook kunnen worden gebruikt om habitats voor Mars of de maan te bouwen, zoals het Zuidpool-Aitken-bekken, waar permanent beschaduwde kraters het bestaan van waterijs mogelijk maken.
Een ander voordeel van dit materiaal is dat het aanzienlijk goedkoper is om te produceren in vergelijking met materialen die zijn gemaakt met traditionele fabricagemethoden. Onder normale omstandigheden is het ontwerpen en bouwen van ruimtevaartuigen een complex en kostbaar proces. Maar door meerdere functies aan een materiaal toe te voegen in verschillende ontwikkelingsstadia, kan het hele proces goedkoper worden gemaakt en kunnen nieuwe ontwerpen worden geïmplementeerd.
Andrew Shapiro-Scharlotta is manager bij het Space Technology Office van JPL, een bureau dat verantwoordelijk is voor de financiering van technologieën in een vroeg stadium, zoals het ruimtestof. Zoals hij het uitdrukte, kon dit soort productieproces allerlei ontwerpen en nieuwe missieconcepten mogelijk maken. "We krabben slechts de oppervlakte van wat mogelijk is", zei hij. "Het gebruik van organische en niet-lineaire vormen zonder extra kosten voor fabricage zal leiden tot efficiëntere mechanische ontwerpen."
In overeenstemming met hoe 3D-printen is ontwikkeld voor gebruik aan boord van het ISS, wil het JPL-team deze stof niet alleen in de ruimte gebruiken, maar ook in de ruimte vervaardigen. In de toekomst voorziet Casillas ook een proces waarbij gereedschappen en structurele materialen kunnen worden geprint uit gerecyclede materialen, wat extra kostenbesparingen oplevert en snelle, on-demand productie van noodzakelijke componenten mogelijk maakt.
Een dergelijk productieproces kan een revolutie teweegbrengen in de manier waarop ruimtevaartuigen en ruimtesystemen worden gemaakt. In plaats van schepen, pakken en robotboten gemaakt van veel verschillende onderdelen (die vervolgens moeten worden geassembleerd), zouden ze kunnen worden afgedrukt als "hele stof". De productierevolutie, zo lijkt het, doemt op!
