SpiderFab, как новый вектор развития космонавтики.

[Шаттерлинг]

Вместо того, чтобы делать конструкции на Земле, а потом разбирать их на мелкие кусочки, чтоб упаковать в ракету-носитель, NASA-вские инженеры реализуют радикально иной подход.
 Они планируют заслать на орбиту 3d принтер, роботов и кучу сырья, а потом «печатать» детали и собирать их прямо в космосе.
 Это позволит, по заявлению разработчиков, создавать конструкции в километровых масштабах.
Месяц назад, в NASA заявили, что они инвестируют в компанию, которая разрабатывает технологию "SpiderFab" для постройки больших объектов в открытом космосе.

 В настоящее время если вам надо запустить на орбиту большой объект, используемый метод — построить этот объект на земле, разработав его таким образом, что его можно «упаковать» в ракету. Такой подход очень дорогостоящий, и размер объектов строго ограничен размерами ракеты-носителя.
NASA заключило контракт с Tethers Unlimited, Inc. (TUI) на 500.000$ для продолжения разработок технологии, которая позволит использовать 3d принтер и роботизированную сборку для производства и соединения больших компонентов прямо на орбите. Технология SpiderFab позволит создавать объекты в километровом масштабе.

Технология SpiderFab реализуема на современном этапе развития науки и техники. Она позволяет изготавливать в космосе очень большие, можно даже сказать гигантские многокилометровые каркасы космических кораблей, фермы антенн, базовые структуры солнечных электростанций, огромных телескопов и т.д. Все необходимые части орбитального производственного комплекса SpiderFab можно вывести в космос с помощью существующих ракет-носителей. Фактически, даже при нынешних технологиях SpiderFab позволяет реализовать прорывные проекты, вроде строительства космических станций за орбитой Луны или солнечных электростанций мощностью в сотни мегаватт. При этом стоимость конструкций, произведенных с помощью SpiderFab, будет относительно небольшой. Одним из примеров использования SpiderFab может быть строительство космического радиотелескопа стоимостью $200 млн. с диаметром антенны более 100 м. О таком инструменте астрономам сегодня приходится только мечтать, но технология SpiderFab может сделать эту мечту реальностью уже в ближайшие десятилетия.

 SpiderFab будет использовать для постройки космических сооружений две основные технологии. Прежде всего, это устройство под названием Trusselator, которое в настоящее время успешно проходит испытания в лаборатории. Trusselator – это своеобразная помесь 3D-принтера и вязальной машины. На одной стороне цилиндрического корпуса расположена катушка с нитью (в качестве сырья устройство использует пластик, например углеволокно), а на другом находится экструдер, через который выдавливаются три основные трубы будущей фермы. Ферма усиливается путем обмотки нитью, в итоге устройство длиной около метра может создать ферму длиной в десятки метров.


 Робот-Trusselator с помощью манипулятора и специального сварочного аппарата сможет соединять исходные фермы в большие сложные конструкции и покрывать их солнечными панелями, светоотражающей пленкой и выполнять другие операции, в зависимости от целей миссии. Тип Trusselator-а может быть разным, например он может производить круглые или квадратные трубы различного диаметра и толщины.

Роботы SpiderFab оснащены экструдером, выдавливающим готовую пластиковую трубу, емкими барабанами-контейнерами с сырьем и манипуляторами для сборки конструкции
Технология SpiderFab позволит перейти к изготовлению комических конструкций длиной в километры, а не десятки метров, как сегодня. В настоящее время конструкции, которые отправляются в космос, имеют огромный избыточный запас прочности для того, чтобы выдержать перегрузки при старте. Обычно в космосе такие сверхпрочные конструкции не нужны, зато нужен очень большой размер, например для телескопов-интерферометров. Аппараты SpiderFab позволят строить именно такие конструкции: легкие, крупногабаритные и с низкой стоимостью жизненного цикла.
Источники: http://habrahabr.ru/post/195696/, http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index_science.shtml?2013/09/02/541195

[Шаттерлинг]

Как по мне, так это самые натуральные фон-нейманы, которых так не любит Комарницкий.

[arduan]

натуральные фон-нейманы

Из малого рождается большое  http://samlib.ru/h/hia/shahter.shtml

[Шаттерлинг]

Что, неужели никому неитересно?

[bob]

Что, неужели никому неитересно?

Абсолютно.

[1212Lupus]

Конечно интересно. Но вот будет ли реализация в обозримом будущем -- вопрос.

[Грехов Михаил]

Ерунда!

1. Ферма из пластика - а будет ли это надежно в условиях космоса (жесткое УФ излучение, радиация, нагревы или остывания конструкции... прочность)
2. Какова будет точность сборки?
3. Конструкции "в километры" - потребуется много материала. А его все-равно надо запускать... никуда не денешься. И каким-то образом пристыковывать "катриджи" к роботу.
4. Космические конструкции - это не только фермы, а жилые и научные отсеки, баллоны с топливом, электронные системы, солнечные панели и многое другое, что в космосе нет возможности "напечатать" и соблюсти условия по герметичности, стыковке и т.п. Поэтому такой робот может взять на себя только часть конструкции. Никакого "нового вектора" не будет.

[Technecy]

Углеволокно эт не тот пластик который для стаканчиков и расчёсок. Пластики нынче очень разные бывают.
Прорыв не прорыв, но шаг.

[библиограф]

 Почему обязательно углеволокно? Можно, например, кварцевые нити -
плавить и тут же вытягивать, а затем сваривать и формовать любые объемные
конструкции.
 Старик Циолковский сто лет назад предвидел, как будут добывать материалы для строительства "Эфирных Городов"- плавить в солнечных печах мелкие астероиды
затем формовать, выдувать и как угодно...
Китайский скульптор Shi Jindan в искусстве плетения из проволоки оставил далеко
позади всех киберпауков - скульптура из проволоки - мотоцикл CJ750.

[Technecy]

урал-с-каляскай походу вечен

Почему обязательно углеволокно? Можно, например, кварцевые нити -
плавить и тут же вытягивать, а затем сваривать и формовать любые объемные
конструкции.

Потому что в статье написано- "... углеволокно...". Кварцевые нити, это-ж стекло?

[Грехов Михаил]

А хрупкость? А кварц тоже надо откуда-то брать?  А астероид каким макаром будет к нам лететь? А энергия на расплавление и формование? А жаропрочные формы какие-то?  Ерунда.

Пластики тоже разные, но нет пока принтера, который бы смог создать полноценный композиционный материал из углеволокна и связующей смолы. Насчет свойств в космосе тоже вопросы есть. Как минимум в пластике должны быть бобышки из металла под крепеж. Или же переходники. Там возникают вопросы с герметичностью, надежностью. Кстати весьма жёсткие требования насчёт того, что в космосе может "газить" напечатаешь пластиком, а он будет выделать этилен, формальдегид, и т.п. 

Ну и опять таки. Где-то да... нужен пластик (или можно обойтись пластиком) А где-то нужна медь для провода. стекло для иллюминатора, двигатель из жаропрочного сплава и клапана, кремний для солнечных панелей... полно материалов, которые нужны в космосе. Откуда их брать?  А проверки всякие? Ведь модуль сначала собирают на земле, потом испытывают на герметичность, на электрику, на то-се.  В космосе ой как трудно иметь прям целую испытательную станцию...

Кварц-оксид кремния. А стекло - алюмосиликат натрия. Все-таки разные вещи. В особенности по температуре плавления.

В общем все опять не более чем фантастика. Ничего такого в ближайшем будущем нет и не будет.

[Technecy]

Кварц-оксид кремния. А стекло - алюмосиликат натрия.

А кварцевое стекло?

Пластики тоже разные, но нет пока принтера, который бы смог создать полноценный композиционный материал из углеволокна и связующей смолы. Насчет свойств в космосе тоже вопросы есть. Как минимум в пластике должны быть бобышки из металла под крепеж. Или же переходники. Там возникают вопросы с герметичностью, надежностью.

Вот что бы ответить на все эти вопросы, видимо и нужно многоденег. Всё таки думаю ошибка в статье, 500 млн$ ещё как то туда сюда. Но 500 000- это даже не смешно.

[Грехов Михаил]

А кварцевое стекло?

То же самое, что и чистый оксид кремния.

Вот что бы ответить на все эти вопросы, видимо и нужно многоденег. Всё таки думаю ошибка в статье, 500 млн$ ещё как то туда сюда. Но 500 000- это даже не смешно.

Одних денег мало. Нужны не деньги, а совершенно другие технологии. Сейчас же принтер может печатать пластмассой. Но как сделать так, чтобы печатал всем для скажем полноценной печатной платы? Печатать смолой, потом стекловолокном, потом медью. Ещё потом в перспективе припоем, кремнием тем-сем для полноценной платы.

А у всех материалов разные свойства и требования. Для меди нужна допустим строго монолитная структура для проводимости. У неё температура плавления 1083 градуса. Если будем печатать медью поверх пластика, то пластик будет гореть.

В общем надо смотреть правде в лицо и не делать из 3Д печати "божественную панацею", которая везде и все заменит.

[библиограф]

Речь идет не о 3D принтерах, в обычном понимании, а о киберпауках, выполняющих
функции 3D принтера, проще говоря, вырабатывающих  (или просто мотающих  с бобины кварцевую,  металлическую, углеродную нить, а затем, в духе скульптора
Shi Jindan'а создающих из неё трехмерную конструкцию, неважно, склеиванием или
сваркой или вязанием.

А астероид каким макаром будет к нам лететь? А энергия на расплавление и формование? А жаропрочные формы какие-то?  Ерунда.

А зачем ему лететь к нам?
 Не забывайте, речь идет о весьма отдаленной перспективе
На астероид отправляется команда киберпауков-сварщиков/монтажников/контро-
леров-десятников и  они перерабатывают материал астероида в солнечных печах,
превращая его в нити, которые затем свариваются в гигантскую ажурную антенну.
На орбите в результате их трудов вместо каменной глыбы возникает огромный
радиотелескоп.
Жаропрочные формы какие-то? - сахарную вату видели? А может даже
пробовали? Попробуйте вытянуть нить из расплавленного сахара и убедитесь, что
роль формы с успехом выполняет поверхностное натяжение.
 Ещё про легкие ажурные конструкции недавнего прошлого: каркасы жестких дирижаблей
http://pkk-avia.livejournal.com/24328.html
http://yahooeu.ru/interesting/42438-samoe-uspeshnoe-detische-grafa-fon-ceppelina.html

[Грехов Михаил]

сахарную вату видели? А может даже пробовали? Попробуйте вытянуть нить из расплавленного сахара и убедитесь, что
роль формы с успехом выполняет поверхностное натяжение.

Сахарная вата-весьма неточная конструкция без хорошей пространственной структуры. Кроме этого-нужна как минимум фильера, которая будет способствовать формированию нитей. Блок разогрева и поступления сырья.

Антенна должна иметь точную форму. если её сделать целиком из одного кремнезёма, то потребуются какие-то вообще детали лить со строго определенными свойствами.

Опять таки, материал астероида -не совсем кремнезём. Там и металлы могут быть и углерод и бог весть чего ещё. Из такого весьма сложно будет что-то сделать.


Опять фантазия. не более того. без реальности. 

[библиограф]

 Если затруднительно получить чистый кремнезем, можно обойтись обычным
базальтом и формовать волокна из него:
http://www.specpolymer.com/arm/articles/page7.php

[Technecy]

Вообще, медь на пластик можно напылять, тем более что вакуума там предостаточно. Изготовить микросхему такой паук может и не сможет, хотя что в этом такого особенного? Можно же законченные схемы печатать прямо в космосе. Взяли кубик кварцу или ещё там чего, и на нём сразу напечатали контроллер, со всеми там транзисторами и прочей ерундистикой. Принципиально технология давно побеждённая, посмотрите на и-фон или и-пад.
Было бы из чего всё это лепить.

материал астероида -не совсем кремнезём. Там и металлы могут быть и углерод и бог весть чего ещё. Из такого весьма сложно будет что-то сделать.

Кто сказал что просто, сложно сделать, зато множно сделать много что. Хуже если астероид это кристалл чистого Si. Вот тогда действительно, мало что получится, разве тока статую выпилить, чтоп летала, в лучах заката.

[Грехов Михаил]

Вообще, медь на пластик можно напылять, тем более что вакуума там предостаточно. Изготовить микросхему такой паук может и не сможет, хотя что в этом такого особенного? Можно же законченные схемы печатать прямо в космосе. Взяли кубик кварцу или ещё там чего, и на нём сразу напечатали контроллер, со всеми там транзисторами и прочей ерундистикой. Принципиально технология давно побеждённая, посмотрите на и-фон или и-пад.

Не надо говорить ерунды. там обычная плата, которая спаивается с микросхемами, изготовленными методом фотолитографии. Кстати-сегодня печатные платы весьма сложные и поэтому многослойные. Да и пока нет такой технологии опробованной, чтобы печатать платы целиком. даже на Земле. и не скоро будет. А материалы для неё нужны сверхчистые. Кремний без дефектов и монокристаллический.

Если затруднительно получить чистый кремнезем, можно обойтись обычным базальтом и формовать волокна из него:

1. Не факт, что астероиды состоят из базальта.
2. Нужна плавка.
3. Само волокно-просто податливое... как пух. Нужно формование из него деталей. А значит нужен наполнитель-смола. А смолы нет. а как она в космосе себя поведёт?
4. без смолы - отливка каменных деталей в изложницы.
5. Как собирать все? Какой крепеш и из чего фитинги делать?

[Technecy]

4. без смолы - отливка каменных деталей в изложницы.

И в космосе наступит каменный век.

Не надо говорить ерунды. там обычная плата, которая спаивается с микросхемами, изготовленными методом фотолитографии.

Вообще, микросхемы в айфоне и айпаде, заменяют дцать сотен шкафов -с-платами и проводами производства 70-года. Так что печатная плата не очень и нужна, об этом речь. Всякие сложные системы управления могут свестись к реализации на 1 кристалле.
С силовыми схемами посложнее. Но то же победимо.
Пауки строители это не конец, а только начало. Ещё много чего надо придумать что бы всё путём работало. Но дорогу осилит идущий.

[Грехов Михаил]

Вообще, микросхемы в айфоне и айпаде, заменяют дцать сотен шкафов -с-платами и проводами производства 70-года

Энто я и без вас знаю. Но эти микросхемы не изготавливаются методом 3Д печати. Чтобы их изготовить целое производство нужно от получения монокристаллов кремния до автоматизированных конвейеров с особо стерильными комнатами. реактивы, вода, то-се.  Пожалуй сделать в космосе современную микросхему с нуля - одна из самых сложных задач даже при наличии сырья.