Na počátku kolonizace vesmíru stála americká a sovětská vesmírná agentura. Obě velmoci skrze první krůčky do kosmu soupeřily, která z nich je technicky vyspělejší. V prvních letech nového tisíciletí nastala druhá etapa, když do vesmíru začaly létat soukromé společnosti jako The Spaceship Company, SpaceX nebo Blue Origin. Teď to vypadá, že se blíží třetí éra kosmických letů.
Revoluce ve vesmíru
Podle všeho už za pár let nebudou výpravy za hranici naší atmosféry jen v rukou obřích technologických gigantů. V posledních pár letech se vyrojila více než stovka malých dílen a laboratoří, které chtějí k vesmírným letům využít chytré technologie a srazit cenu za cestu na oběžnou dráhu na zlomek té současné. Jeden z nejzajímavějších projektů vyvíjí kalifornská laboratoř Relativity Space.
Největší 3D tiskárna
Založila ji dvojice vesmírných konstruktérů. Tim Ellis vyvíjel 3D tiskárny v Blue Origin, zatímco Jordan Noone navrhoval palivové články pro loď SpaceX Dragon. Společně přemýšleli a zjistili, že na stavbě vesmírné rakety je nejdražší liská práce. Rozhodli se proto přenechat práci šikovným rukám a umělé inteligenci robotů. Z jejich plánů se zrodil obří stroj, který pojmenovali Stargate neboli Hvězdná brána. Je to největší 3D tiskárna na světě určená pro konstrukci předmětů z kovu. Nedivte se. Její úkol není vyrábět šroubky ani autodíly, ale rovnou celé kosmické rakety.
Na zrnko přesně
3D tiskárna Stargate používá jako materiál obří cívku vysoce pevné kovové slitiny, která byla vyvinuta speciálně pro ni. Kov putuje skrz celé zařízení až k tiskařské hlavě, která ho roztaví a okamžitě začne vrstvit do požadovaného tvaru, tloušťky a dalších rozměrů. Pro jemnou práci pak využívá laserové svařování, při němž hlava tiskárny dávkuje zrnka kovového prášku a s pomocí laseru ho s maximální přesností opět spojuje.
Jednoduchá vesmírná loď
Relativity Space momentálně s pomocí 3D tiskárny pracují na výrobě rakety Terran 1, která se bude skládat jen ze 730 dílů. Klasické rakety potřebují desítky tisíc součástek a například americké raketoplány se skládaly z více než dvou a půl milionu dílů. S každým dalším komponentem roste riziko, že dojde k jeho selhání, uvolnění nebo jinému problému. Při startu rakety musí přitom vše fungovat dokonale hladce. Při poruše jakéhokoli systému se raketa namísto oběžné dráhy vydá střemhlav k zemi.
Hned na nebe
Podle slov Tima Ellise využívají ostatní konstruktéři raket 3D tisk k výrobě zhruba jednoho procenta součástek. On chce naopak mít až 95 % dílů vytištěných pomocí robotů. Kromě nižšího počtu součástek je 3D tisk také mnohem rychlejší. Dnes trvá stavba jedné rakety často déle než dva roky. Nové družice tak musí čekat často déle než rok v pořadníku, než se uvolní stroj, který je dopraví na oběžnou dráhu. Relativity Space věří, že stihnou tuto dobu zkrátit na pouhé dva měsíce. Aby zefektivnil a zrychlil jejich výrobu, rozvíjí také strojové učení svých 3D tiskáren.
Malý náklaďák
Jednoduchá a rychle postavená raketa nebude pochopitelně tak výkonná ani rozměrná jako dnešní obři. V současnosti nejsilnější nosná raketa Falcon Heavy z dílen SpaceX dokáže na nižší oběžnou dráhu Země vynést až 64 tun nákladu. Terran 1 má mnohem nižší ambice. Maximální nosnost bude 1,2 tuny, což zhruba odpovídá hmotnosti jedno Volkswagenu Golf. Právě to je ale plán Relativity Space. Namísto několika málo titánů, kteří odstartují do vesmíru jen párkrát za rok, by mohl na oběžnou dráhu pravidelně létat bezpočet malých provozovatelů.
Činy místo řečí
Přijdou vám plány Relativity Space jako ze vzdálené budoucnosti? Podle všeho se jim to už brzy podaří. Terran 1 má poprvé odstartovat už v roce 2021, navíc úspěšnou stavbu vesmírných strojů pomocí 3D tisku už dokázali. Robot Stargate už postavil motor jménem Aeon 1, který vynese raketu do vesmíru. A dokázal, že na automatické výrobě opravdu něco bude. Zatímco stavba raketového motoru trvá běžně šest měsíců, Stargate ho dokázal stvořit za dva týdny. Potřeboval přitom vytisknout zhruba jen stovku komponent oproti klasické výrobě, kde jich používají dva až tři tisíce.
Motor na tři kliky
A co je na tom nejúžasnější? Stavba nejjednodušší verze motoru vyžaduje od člověka pouhá tři kliknutí. Jedním spustíte tisk spalovací komory, druhým výrobu trysky a třetím zapalovací systém. Prý bude navíc brzy možné zvládnout výrobu celého motoru jen jedním tlačítkem. Zatím se přitom nezdá, že by to mělo negativní dopad na spolehlivost – Aeon 1 má za sebou už 200 úspěšných zkušebních zážehů.
Až na Mars
Relativity Space se díky prvním úspěchům netají, že mají do budoucna s kosmickým tiskem velké plány. Inteligentní tiskárna dovede vyrobit v podstatě cokoli – potřebuje k tomu jen energii a materiál. Její tvůrci proto věří, že jejich technologie přispěje ke kolonizaci dalších planet a že budou další generace jejich strojů stavět rakety i na Marsu. Jestli si udrží takové tempo pokroku jako doposud, věříme, že rudou planetu skutečně osídlíme.
Vizionáři z Relativity Space sestrojili obří 3D tiskárnu >
Maso z vesmíru
Největší problém dalekých vesmírných cest je dostatek potravin pro posádku. Řešení nabízí přístroj, který bude přímo v kosmu vyrábět čerstvé maso. Taková biotiskárna skutečně existuje. Vyrobila ji ruská laboratoř 3D Bioprinting Solutions společně s izraelskou laboratoří Aleph Farms a před pár týdny ji úspěšně otestovala na Mezinárodní vesmírné stanici.
Základ pochází ze skutečného zvířete ze Země, kterému vědci odeberou několik svalových buněk. Posádka stanice je pak vloží je do tiskárny, která vytváří příznivé prostředí a dodává buňkám živiny, aby se začaly množit. Pak už stačí jen počkat, než dorostou do velikosti steaku. Test ukázal, že problém není ani stav beztíže. Naopak. Díky tomu, že se buňky vznáší, je možné je vykrmovat ze všech stran. Ve vesmírné stanici si tak kosmonauti vyrobili hovězí, králičí a dokonce i rybí maso.
Tisk z odpadků
Zatímco na Zemi vyhazujeme stovky tisíc tun plastů do moře, pro astronauty je každý gram materiálu vzácný. Nově mají proto na Mezinárodní vesmírné stanici vlastní recyklační přístroj. Vyvinula ho americká díla Made in Space společně s brazilskou chemičkou Braskem. Recyklátor dovede proměnit plastový odpad a opotřebované díly vyrobené na výchozí surovinu, kterou lze využít jako materiál pro 3D tiskárnu. Díky tomu nepřijde nic nazmar. Cokoli si vyrobí a rozbije se, mohou jednoduše zrecyklovat a nechat si vytisknout znovu.
