Došli smo do točke u kojoj velike nacije imaju jedan jasan cilj: svemirsku autonomiju. I dok u igru ulaze brojni čimbenici, jedan od najvažnijih je sposobnost proizvodnje i sastavljanja izravno u svemiru. Kako? Zavarivanjem. No, iako smo u znanstvenoj fantastici to vidjeli bezbroj puta, stvar se prilično komplicira kada to želimo primijeniti u stvarnom svijetu. Sada, jedno britansko sveučilište vjeruje da je pronašlo rješenje.
Svemirska noćna mora
Zavarivanje na Zemlji je izuzetno jednostavan proces. Dovoljno je primijeniti vrlo visoku temperaturu, a gravitacija i atmosfera nam olakšavaju posao. U svemiru se stvari mijenjaju, pretvarajući rutinski zadatak u pravu fizičku noćnu moru. Tri su ključna elementa koja otežavaju stvar:
- Mikrogravitacija: Na Zemlji gravitacija uzrokuje da kapljica rastaljenog metala (primjerice kositra) padne na elemente koje treba spojiti. U svemiru, u nedostatku gravitacije, dominantna sila je površinska napetost: rastaljeni metal ne ostaje na svom mjestu, već teži formiranju sfera. Osim toga, plin ne izlazi iz rastaljenog metala, što uzrokuje poroznost i strukturnu slabost.
- Pritisak: Oksidacije nema jer nema kisika, ali nema ni pritiska, što snižava točku vrelišta određenih legura. To može uzrokovati da na određenim temperaturama neke kritične komponente metala ispare umjesto da se rastale, čime se mijenjaju kemijska svojstva spoja.
- Rizik za ljude: Zavarivanje u svemiru je opasno za astronaute u odijelima koja ograničavaju kretanje. Svaka iskra ili komadić otpada koji bi probušio odijelo značio bi smrt. Zato su se agencije navikle na logistiku bacanja: umjesto popravka, lakše je nešto odbaciti i lansirati novo sa Zemlje.
Projekt ISPARK
Ovakva praksa u suprotnosti je s modernom politikom recikliranja. Dok NASA planira odbaciti Međunarodnu svemirsku postaju u atmosferu, postoje oni koji je žele reciklirati i iskoristiti njezine elemente. Izgradnja platformi u svemiru od manjih dijelova razumnija je nego lansiranje ogromnih, već montiranih struktura sa Zemlje.
Tu na scenu stupa otkriće Sveučilišta u Leicesteru iz Ujedinjenog Kraljevstva. U suradnji s tvrtkom TWI Ltd, pokrenuli su projekt pod nazivom „ISPARK” (Intelligent SPace Arc-welding Robotic Kit). Ne radi se o novoj vrsti fizičkog zavarivanja, već o robotu koji obavlja taj posao.
Iako problemi s integritetom vara i dalje postoje, činjenica da robot obavlja posao eliminira ekstremni rizik za astronaute. Istraživači ističu da će postizanje ovog cilja redefinirati način na koji se grade i održavaju velike strukture u orbiti u novoj eri svemirske ekonomije. Osim njih, slične mogućnosti istražuju i tvrtke poput ThinkOrbitala te Sveučilište u Teksasu.
Plan akcije i digitalni blizanci
Važno je naglasiti da je ovo tehnologija koja se tek treba testirati. Prvi korak bit će podvrgavanje robotskog sustava testovima u komorama koje simuliraju vakuum svemira kako bi se provjerila stabilnost električnog luka i ponašanje materijala u okruženju bez atmosfere. Rezultate će uspoređivati s takozvanim digitalnim blizancem.
Riječ je o tehnologiji koja pomoću računalnih izračuna virtualizira fiziku zavarivanja u vakuumu i mikrogravitaciji. Ti podaci služe za obuku robota, ali i za usporedbu s rezultatima iz fizičkog svijeta. Ako sve prođe po planu, sljedeća faza je testiranje u stvarnim orbitalnim uvjetima, gdje u igru ulaze radijacija i ekstremni termički ciklusi.
Projekt ISPARK dobio je financiranje od 665.000 € (560.000 funti) kroz Nacionalni program za svemirske inovacije Svemirske agencije Ujedinjenog Kraljevstva. To je dio šireg programa agencije koji će dodijeliti oko 20.200.000 € za 17 inovativnih svemirskih projekata. U širem europskom kontekstu, Europska svemirska agencija (ESA) također teži autonomiji, ulažući preko 900.000.000 € u razvoj tehnologija koje bi zamijenile ovisnost o NASA-i ili Roscosmosu. Sastavljanje i popravak u svemiru daleko su održiviji nego bacanje tehnologije vrijedne stotine milijuna eura.
