Компания Orbital Matter напечатала полуметровую балку в открытом космосе

Космический аппарат немецкого стартапа Orbital Matter выполнил эксперимент по 3D-печати в открытом космосе, вырастив полуметровую балку из полимерного материала. В долгосрочной перспективе расчет делается на аддитивное производство крупногабаритных конструкций, слишком больших для ограниченного объема головных обтекателей ракет-носителей.

Небольшой спутник под названием Replicator 2 запустили этим летом на ракете-носителе компании SpaceX. Космический аппарат оборудовали специально сконструированными экструзионными 3D-принтерами, заточенными под 3D-печать фотополимерных цилиндрических балок со спиральной укладкой материала. Экструзионные 3D-принтеры обычно печатают термопластами, а здесь экструдируется жидкая смола, сразу отверждаемая ультрафиолетом.

Прототип системы Replicator

Такие аддитивные системы можно было бы, например, использовать для изготовления несущих конструкций антенн, радиаторов или солнечных батарей. Можно, конечно, запускать конструкции в сложенном состоянии, как это делается сейчас, но в таких случаях они все равно должны выдерживать довольно высокие нагрузки во время подъема на орбиту. Если же печатать конструкции прямо на орбите, их можно сделать более тонкими и легкими, а заодно более крупными. 

Проект получил поддержку Европейского космического агентства и авиакосмической компании Thales Alenia, оказавшей помощь с постройкой опытного космического аппарата. Успех только частичный, так как планировалось развернуть солнечную батарею двумя 3D-принтерами, но один из них вышел из строя. Тем не менее, вторая аддитивная система успешно выполнила построение балки, доказав работоспособность концепции. Длина конструкции — всего около полуметра, но инженеры Orbital Matter считают, что ее можно нарастить примерно до ста метров.

Демонстрационный образец развернутой панели с двумя 3D-печатными балками

В 2028 году компания планирует провести еще один эксперимент с более крупным спутником, чтобы развернуть батарею мощностью пять киловатт, а к 2030 году рассчитывает запускать аппараты мощностью свыше ста киловатт. Для сравнения, действующие спутники Starlink V2 оснащаются двумя солнечными панелями общей длиной около тридцати метров, вырабатывающими до 35 кВт⋅ч.