Elke satelliet die naar de ruimte wordt gestuurd, moet de strijd met de zwaartekracht van de aarde aankunnen en de zware omstandigheden van de lancering doorstaan voordat hij de zwaartekrachtloze omgeving bereikt waarvoor hij is ontworpen. Maar wat als we grondstoffen in een baan om de aarde konden sturen en de satelliet daar konden bouwen? DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) is samenwerkingsverbanden aangegaan met een aantal universiteiten om 3D-printtechnologie en de assemblage van satellietonderdelen in een baan om de aarde te ontwikkelen. Het heeft onlangs een nieuw verzoek tot het indienen van voorstellen gepubliceerd om biologische groeimechanismen in de ruimte te onderzoeken, het spannende vooruitzicht van levende organismen die groter kunnen worden, structuren kunnen ontwikkelen en zichzelf kunnen repareren.
Satellietlanceringen vanaf de aarde begonnen op 4 oktober 1957, toen de Sovjet-Unie met succes de Spoetnik 1 lanceerde, 's werelds eerste kunstmatige satelliet. Dit markeerde het begin van het ruimtetijdperk en werd gevolgd door de lancering van Explorer 1 door de VS in 1958. In de decennia die volgden, bereikte de vooruitgang in de rakettechniek een hoogtepunt met de ontwikkeling van de Saturnus V, die mensen naar de maan kon brengen. De jaren 1960 en 1970 zagen de opkomst van communicatie-, weer- en verkenningssatellieten en met de komst van herbruikbare ruimtevaartuigen zoals de Space Shuttle in de jaren 1980 werd de ruimte economischer.
Een van de grootste uitdagingen voor instanties die ruimtesatellieten lanceren, is de omvang en het gewicht. Hoe groter en zwaarder een satelliet is, hoe duurder de lancering. DARPA's 2022 NOM4D programma wil dit oplossen door lichtgewicht materialen naar de ruimte te sturen voor constructie ter plaatse, in plaats van ze te bouwen voor de lancering. Deze innovatieve aanpak maakt het mogelijk om veel grotere, meer massa-efficiënte structuren in een baan om de aarde te brengen die anders misschien onmogelijk volledig geassembleerd gelanceerd kunnen worden. Het idee opent nieuwe mogelijkheden voor geoptimaliseerde ontwerpen die niet beperkt worden door afmetingen van lanceervoertuigen en hefvermogen.
De samenwerkingsverbanden die door DAPRA zijn opgezet, waaronder Caltech (het California Institute of Technology) en de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign, hebben al prachtige vooruitgang laten zien in de eerste twee fasen. Ze gaan nu verder met fase 3 met lanceerbedrijven om het assemblageproces in de ruimte te testen. In veel opzichten is het concept niet nieuw. Het ISS is bijvoorbeeld al tientallen jaren in een baan om de aarde gebouwd, maar het is de eerste keer dat de benadering wordt gebruikt voor kleinere satellieten.
Het Caltech-experiment zal onafhankelijk in een baan om de aarde werken zonder menselijke interactie. Het wordt fascinerend om deze gedenkwaardige test te zien. Camera's aan boord zullen live toezicht houden op het bouwproces terwijl een autonome robot lichtgewicht composietvezelbuizen in elkaar zet tot een cirkelvormig spant met een diameter van 1,4 meter, dat een antennestructuur voorstelt. Het lijkt een beetje op populair kinderspeelgoed zoals K'Nex, maar dan natuurlijk iets geavanceerder.
Als de technologie succesvol is, kan deze worden opgeschaald om uiteindelijk ruimteantennes te bouwen met een diameter van meer dan 100 meter, waardoor de verkenning van de ruimte wordt getransformeerd met verbeterde communicatie- en monitoringmogelijkheden. Het gaat echter nog veel verder. DARPA onderzoekt nu ook de mogelijkheid om grote biologische structuren in de ruimte te laten “groeien”.
Recente vooruitgang op het gebied van metabole engineering, kennis van extremofiele organismen en ontwikkelingen op het gebied van afstembare materialen zoals hydrogels maken in de ruimte gegroeide organische structuren tot een veelbelovende mogelijkheid. DAPRA heeft een verzoek tot het indienen van voorstellen gedaan om het concept te onderzoeken. Deze biologisch gefabriceerde structuren zouden projecten mogelijk kunnen maken die met traditionele methoden onuitvoerbaar zijn. Dromen over touwen voor ruimteliften, netten om brokstukken op te vangen en uitbreidbare commerciële ruimtestationmodules zijn misschien nog niet zo ver van de realiteit verwijderd. Door gebruik te maken van biologische groei in de unieke omstandigheden van de ruimte, kunnen geheel nieuwe constructies mogelijk worden. Stel je voor!
Bron: Universe Today
