Monday, 21 Jan 2019

Una stampante 3D per colonizzare la Luna e Marte

Stargate di Relativity Space è senza dubbio la più grande stampante 3d in grado di stampare in metallo del mondo. Una volta che si sarà scesi sulla Luna o su Marte non ci saranno alternative, O ci si è portati dietro quello che serve per sopravvivere o si muore.

Questo rischio è drammaticamente rappresentato nel libro (e nel film) di fantascienza “The Martian”, in cui un astronauta rimasto solo su Marte riesce a sopravvivere coltivando patate e sfruttando le proprie feci liofilizzate, oltre che con un sacco di intraprendenza.

Ma la dura realtà della colonizzazione spaziale incombe su un futuro che si avvicina rapidamente.

La compagnia aerospaziale di Elon Musk, SpaceXha l’obiettivo di spedire persone sul pianeta rosso e colonizzare quel mondo in tempi che lasciano perplessi, forse già nel 2024, comunque prima del 2030. Nel frattempo, il Ceo di Amazon Jeff Bezos sta premendo per colonizzare la Luna con la compagnia spaziale Blue Origin. Persino la Nasa sta lavorando sodo (sebbene con qualche inciampo) alla costruzione di un gigantesco razzo interplanetario chiamato Space Launch System.

È qui che la nuova società aerospaziale Relativity Space, che ha il sostegno di Mark Cuban, vede una straordinaria possibilità per fare affari.

Riteniamo che sia inevitabile che se l’umanità sta per muoversi per colonizzare altri pianeti, la stampa 3D è davvero l’unico modo per fabbricare in loco cose come strumenti e pezzi di ricambio“, ha dichiarato Tim Ellis, uno dei co-fondatore di Relativity Space. Ellis è un ingegnere aerospaziale che ha lavorato in precedenza con Blue Origin.

Questo è ciò su cui stiamo lavorando: come stampare in 3D un intero razzo“, ha detto.

Relativity Space, ritiene di avere abbastanza tempo per completare il suo sviluppo, in quanto i primi tentativi di tornare sulla Luna o di andare su Marte non avverranno prima dellametà degli anni ’20.

Ecco uno sguardo a ciò che l’azienda sta facendo in questo momento e a come intende raggiungere la sua visione a lungo termine.

Ellis ha aiutato a portare la stampa 3D in Blue Origin per creare parti personalizzate in modo rapido ed economico per l’azienda. “Questo mi ha spinto a pensare che la stampa 3D sia il futuro dei razzi”, ha detto. “Abbiamo visto il risparmio di tempo che questo processo totalmente nuovo permette nel costruire razzi”.

Il tipo di stampa 3D a cui Ellis si riferisce si chiama sinterizzazione laser. Il sistema utilizza raggi laser per incollare il metallo in polvere, strato per strato, creando strutture precise e complesse con parti minime.

La sinterizzazione laser può trasformare il metallo in polvere in strutture complesse. Shutterstock

Ellis ha spiegato che, finora, le aziende che si occupano di di voli spaziali stanno solo iniziando a sperimentare questa tecnologia. “Stanno stampando solo parti qua e là e costruiscono i sistemi di lancio dalla prima all’ultima parte”, ha detto. “Il problema con questo approccio è che ci sono quasi 100mila parti in un razzo”.

Un test di accensione del motore a razzo BE-4 a combustione di metano di Blue Origin. – Blue Origin

Relativity Space pensa di avere una proposta di grande valore. “Le altre società, secondo le nostre stime, stanno stampando in 3D meno dell’1% delle loro parti, noi stiamo cercando di raggiungere il 95% entro la fine del 2020”, ha detto Ellis, riferendosi al razzo “Terran” pianificato dall’azienda.

Un’illustrazione in scala del razzo Terran di Relativity Space. – Relativity Space

Invece di circa 100mila parti, Terran potrebbe utilizzarne solo 1.000. Il sistema è progettato per lanciare fino a un satellite di dimensioni di un’auto nella bassa orbita terrestre.

Ellis, che ha iniziato la sua carriera con uno stage presso Blue Origin e alla fine ha ottenuto un lavoro a tempo pieno. Ha fondato Relativity Space con un altro ingegnere di nome Jordan Noone e ora ne è diventato CEO.

Noone, il CTO dell’azienda, è un ex dipendente di SpaceX che ha lavorato sui motori dei razzi Dragon di Musk. Anche Noone ha fatto uno stage con Blue Origin per alcuni mesi nel 2013, quando Ellis era già nella compagnia

Relativity Space ha sede nella parte occidentale di Los Angeles e ha raccolto circa 45 milioni di dollari dalla sua fondazione nel 2015, secondo Ellis.

La startup ha anche una partnership con lo Stennis Space Center della NASA in Mississippi per testare i motori dei razzi. In totale, Relativity Space ha quasi 4 mila metri quadrati di spazi produttivi e uffici, impiega 35 dipendenti a tempo pieno e  14 tra consiglieri e consulenti

Un consulente di nuova acquisizione è Tim Buzza, che è stato il quinto dipendente di SpaceX. (Ha lavorato per Musk per quasi 12 anni). Buzza è un ingegnere aerospaziale e più recentemente è stato vicepresidente del programma di lancio di Virgin Orbit, la startup di Richard Branson

C’è anche Tobias Duschl, ex dirigente della Tesla – la compagnia di auto elettriche di Musk – che è entrato a far parte di Relativity Space di recente.

L’approccio con stampa 3D potrebbe ridurre enormemente la complessità e aumentare l’affidabilità, secondo Ellis, oltre ad accelerare lo sviluppo e la produzione di razzi. “Per costruire e lanciare un razzo basteranno pochi giorni anziché anni”. Uno dei principali casi di test dell’azienda è il suo primo motore a razzo, chiamato Aeon.

I motori a razzo di Aeon della Relativity Space è stato creato con una stampante 3D. – Relativity Space

“Hanno tutti avuto un’enorme quantità di lavoro manuale e catene di approvvigionamento molto complesse: la stampa 3D … rimuove gli utensili complessi, è molto veloce e riduce la manodopera necessaria per realizzare ogni prodotto”, ha aggiunto.

Aeon dimostra che un motore a razzo sperimentale può essere realizzato in pochi giorni anziché in mesi. “Dal momento che è molto più veloce ed economico, puoi correre più rischi e provare nuove idee”, ha affermato Ellis. “Puoi vedere il prodotto e il futuro prendere forma più velocemente

Primo piano di un motore a razzo Aeon, che Relativity Space crea usando una stampante 3D. – Relativity Space

“Vogliamo passare dalle materie prime al volo di un razzo in 60 giorni”, ha detto Ellis. “Normalmente il tempo necessario per produrre un razzo è di 12-18 mesi, quindi è molto più rapido rispetto ai metodi tradizionali per i tempi di produzione e, naturalmente, 60 giorni dopo, possiamo produrre un tipo di razzo totalmente diverso.”

Guarda anche: Corsa allo spazio dei razzi di Nasa, SpaceX e Blue Origin: confronto tra giganti – video

Questa idea finora sembra funzionare. La prima versione di Aeon è stata progettata, costruita e testata nel giro di sei mesi dalla fondazione di Relativity Space. Si tratta di una tempistica estremamente veloce nell’universo della missilistica. Le versioni del motore Aeon sono state testate circa 100 volte nello Stennis Space Center della NASA.

Il razzo Terran, in via di sviluppo, dovrebbe essere riutilizzabile e poco costoso da fare. L’obiettivo è di iniziare con piccoli carichi ed essere competitivi nei prezzi rispetto al razzo Falcon 9 di SpaceX.

Il successo o l’insuccesso della Relativity Space dipenderà dal suo sistema Stargate: la più grande stampante 3D in metallo sulla Terra, secondo Ellis. È progettato per essere la tecnologia principale che consente di stampare parti di razzi di grandi dimensioni

Stargate di Relativity Space è la più grande stampante 3D in metallo al mondo. – Relativity Space

Un sistema Stargate è già stato costruito, ma è ancora in fase di sviluppo e test. Le fotocamere, i sensori e il software avanzato di Stargate la “rendono la stampante più intelligente” del mondo. Ad esempio, Stargate può studiare il proprio lavoro, rilevare i difetti e persino insegnare a se stesso come stampare parti complesse più velocemente.

Alla fine, un sistema simile a Stargate potrebbe volare su una missione destinata a Marte – forse nella stiva della  Starship di SpaceX. Tale navicella spaziale dovrebbe essere abbastanza grande da contenere una versatile stampante 3D

Un diagramma in scala della Starship di SpaceX che mostra il suo booster e la sua astronave. – SpaceX

Una stampante 3D su Marte potrebbe aiutare i coloni a costruire cose necessarie come gli habitat. Invece di trasportare queste grandi e ingombranti strutture sul pianeta, una stampante 3D realizzata da Relativity Space potrebbe utilizzare la polvere marziana per costruire rapidamente case e altre strutture. certo, una simile stampante per essere davvero utile, dovrà essere in grado di lavorare utilizzando qualsiasi elemento sarà disponibile sulla superficie marziana e quindi la progettazione va avanti.

E Luna e Marte si avvicinano.

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