Из всех чудес, изображенных в научно-фантастических книгах и фильмах, одно из самых интригующих - это машина, которая делает все, что вам нужно или нужно. Просто введите подробный план или нажмите кнопку для элементов, запрограммированных в машине, - вращение циферблатов, машина гудит и выскакивает, что вы запросили. Технология дает нам Лампу Аладдина. Удобное устройство, которое найдет много применений.
Мы еще не совсем там, но грубые версии таких воображаемых машин уже существуют. Эти машины называют генераторами «быстрого прототипа» или трехмерными принтерами. Они берут оцифрованную информацию о размерах и форме объекта и используют эти данные для управления изготовителем, который воссоздает объект с использованием различных материалов. Как правило, эти машины используют легко формованные пластмассы и эпоксидные смолы, но в принципе любой материал может быть использован для создания практически любого объекта.
Какое отношение имеет эта технология к космическим полетам и к Луне? Один из ключевых предметов возвращения на Луну - научиться использовать материальные и энергетические ресурсы Луны для создания новых возможностей. На сегодняшний день мы сосредоточили наше внимание на таких простых материалах, как объемный реголит (почва) и вода, обнаруженная на полюсах. Вначале имеет смысл ограничить наши амбиции по использованию ресурсов простыми материалами, которые являются как полезными, так и относительно массивными, которые в настоящее время имеют такие ужасные транспортные расходы при доставке с Земли. У насыпного реголита есть много различных применений, таких как экранирование (например, взрывоопасные взрывные устройства), а также сырье для простых поверхностных структур.
Однако, как только мы окажемся на Луне и выполним основные жизненные потребности, мы сможем начать экспериментировать с созданием и использованием более сложных продуктов. По сути, жители Луны начнут создавать более сложные детали и предметы из того, что они находят вокруг себя, прямо за дверью. Методы трехмерной печати позволят нам узнать, что делает жизнь за пределами планеты проще и продуктивнее. Мы будем экспериментировать, используя местные материалы для обслуживания и ремонта оборудования, строить новые конструкции и, наконец, начать производство вне планеты.
На ранних стадиях лунного жилья материалы и оборудование будут привезены с Земли. При продолжительном использовании, особенно в суровых условиях на поверхности Луны, могут произойти поломки. Хотя первоначально мы будем использовать запасные части с Земли, для простых несложных конструкций, которые требуются быстро, трехмерный принтер может производить запасные части, используя материалы местных ресурсов, найденные рядом с аванпостом. Большинство существующих 3D-принтеров на Земле используют пластмассы и связанные с ними материалы (которые представляют собой сложные соединения на основе углерода, в основном полученные из нефти), но в некоторых процессах использовался бетон, который можно производить на Луне из просеянного реголита и воды. Кроме того, мы также знаем, что реголит можно сплавить с керамикой с помощью микроволн, поэтому быстрое создание прототипов на Луне может в конечном итоге обнаружить, что частичное плавление твердых частиц в стекле является еще одним способом создания полезных объектов.
Поверхность Луны является хорошим источником материалов и энергии, полезных для создания самых разнообразных объектов. Я упомянул простую керамику и агрегаты, но кроме того, на Луне доступны различные металлы (включая железо, алюминий и титан). Кремний для изготовления электронных компонентов и солнечных элементов в изобилии на Луне. Проекты для роботизированных роверов, которые буквально объединяют верхнюю поверхность лунного реголита на месте с солнечными элементами, вырабатывающими электричество, уже были придуманы и прототипированы. Мы можем отдать работу на солнечную энергию на Луну
Эти технические разработки приводят к ошеломляющим возможностям. Еще в 1940-х годах математик Джон фон Нейман представил себе то, что он назвал «самовоспроизводящимися автоматами», маленькими машинами, которые могли бы обрабатывать информацию, чтобы воспроизводить себя с экспоненциальной скоростью. Интересно, что сам фон Нейман думал об идее использования таких автоматов в космосе, где энергия и материалы (в буквальном смысле) не ограничены. Машина, которая содержит информацию и способность к самовоспроизведению, может в конечном итоге стать инструментом, необходимым человечеству для «завоевания» пространства. Орды воспроизводящих роботов могут подготовить планету к колонизации, а также обеспечить безопасные убежища и места обитания.
Мы можем экспериментировать на Луне с самовоспроизводящимися машинами, потому что она содержит необходимые материальные и энергетические ресурсы. Конечно, в ближайшей перспективе мы просто будем использовать эту новую технологию для создания запасных частей и, возможно, простых объектов, которые, как мы считаем, служат нашим насущным и утилитарным потребностям. Но такие вещи имеют обыкновение развиваться далеко за пределы их первоначального предполагаемого использования, и часто в направлениях, которые мы не ожидаем; мы не достаточно умны, чтобы представить, чего мы не знаем. Технология трехмерной печати сделает пребывание Луны - нашего ближайшего соседа в космосе - проще и продуктивнее. Даже сейчас творческие работники НАСА нашли способ заставить эту технологию окупиться. В будущем, возможно, их таланты могли бы быть использованы для того, чтобы сделать Луну вторым домом для человечества.
Примечание. Изображение в начале этого поста представляет собой модель лунного северного полюса, сделанную с использованием трехмерного принтера и данных лазерной альтиметрии LRO Говардом Финком из Нью-Йоркского университета. Масштаб модели составляет около 30 см в поперечнике.
