Science and Engineering โครงสร้างพื้นฐานบนดวงจันทร์ จะถูกสร้างด้วย 3D Printing ตอนนี้ NASA เริ่มทดสอบแล้ว
โครงสร้างพื้นฐานบนดวงจันทร์ จะถูกสร้างด้วย 3D Printing ตอนนี้ NASA เริ่มทดสอบแล้ว

Chottiwatt Jittprasong

โครงสร้างพื้นฐานบนดวงจันทร์ จะถูกสร้างด้วย 3D Printing ตอนนี้ NASA เริ่มทดสอบแล้ว

October 3, 2020

การจะตั้งถิ่นฐานถาวรบนดาวดวงใดดวงหนึ่งจำเป็นต้องอาศัยระบบโครงสร้างพื้นฐานต่าง ๆ มากมายเพื่อเอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ เช่น ระบบพยุงชีพ ระบบการอยู่อาศัย ฐานปล่อยยาน ฐานลงจอดยาน และอื่น ๆ อีกมากมาย หนึ่งเหตุผลที่การก่อสร้างบนดวงจันทร์นั้นอยากกว่าการก่อสร้างบนโลกเป็นเพราะว่าเราไม่สามารถขนอุปกรณ์การก่อสร้างหนัก ๆ เช่น เครน รถถมดิน ไปดวงจันทร์ได้

โครงการ Artemis (สามารถอ่านบทความเกี่ยวกับโครงการ Artemis ได้ที่นี่ NASA ประกาศแผนการพามนุษยชาติกลับไปดวงจันทร์ในปี 2024 ของโครงการ Artemis) ซึ่งเป็นโครงการที่ตั้งเป้าหมายไว้ว่าจะตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ชื่อว่า Artemis Base Camp หลังปี 2024 ซึ่งจะเป็นฐานที่มั่นหลักของมนุษย์บนดวงจันทร์ตั้งอยู่บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์และการก่อสร้าง Artemis Base Camp จำเป็นต้องอาศัยเครื่องมือก่อสร้างรวมถึงเครื่องมือหนักจำนวนมากในการก่อสร้างหากเป็นการก่อสร้างทั่วไปแบบบนโลก

Site Candidate ของฐาน Artemis Base Camp บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ – ที่มา NASA

การก่อสร้างดังกล่าวจะเน้นการใช้ทรัพยากรแบบ ISRU (In-situ Resource Utilization) หมายความว่าจะเน้นการใช้ทรัพยากรบนดวงจันทร์มาก่อสร้างแทนที่จะพึ่งทรัพยากรจากโลกซึ่งจะประหยัดค่าทรัพยากรและการขนส่งทรัพยากรจากโลกเป็นอย่างมากรวมถึงประหยัดเวลาอีกด้วย ซึ่งส่วนหลัก ๆ ของ Artemis ที่จะไปอยู่บนดวงจันทร์มี 3 อย่าง คือ Lunar Terrain Vehicle (LTV), Lunar RV และ Habitable Mobility Platform ซึ่งปัจจุบัน NASA กำลังพัฒนาและวิจัยเทคโนโลยีการก่อสร้างแบบใหม่เรียกว่า Advance 3D Printing Construction Systems กับบริษัท ICON ซึ่งเป็นบริษัทเทคโนโลยีการก่อสร้างในอเมริกา โดยเป็นการวิจัยระบบก่อสร้างสำหรับการก่อสร้างนอกโลกทั้งบนดวงจันทร์และดาวอังคาร

ก่อนหน้านี้ NASA ก็ได้จัดการแข่งขันสร้างโมเดล 3D Print ของ Lunar Habitat มาหลายครั้งแล้วเพื่อสาธิตเทคโนโลยีการก่อสร้างด้วยการ 3D Print นอกอวกาศ โดยในปีก่อนก็มีการแข่งขันออกแบบ Habitat บนดาวอังคารด้วนการทำ Software Modelling ด้วยเช่นกัน

Mars Habitat บนดวงจันทร์พัฒนาโดย Colorado School of Mines และ ICON ในการแข่งขัน 3D-Printed Habitat Challenge ของ NASA – ที่มา Logan Architecture

ปัจจุบัน ICON กำลังร่วมมือกับ NASA’s Marshall Space Flight Center ในโครงการ MMPACT (Mars Planetary Autonomous Construction Technologies) เพื่อทดสอบ Lunar Soil Simulant กับเทคโนโลยีการก่อสร้างที่อยู่ระหว่างการวิจัยและการพัฒนา เพื่อสร้าง 3D Printer ขนาดใหญ่สำหรับการสร้างโครงสร้างพื้นฐานบนดวงจันทร์และดาวอังคารในอนาคตรวมถึงบนโลกด้วย และ ICON ก็ไม่ได้มีแค่ Concept ลอย ๆ แต่ยังมีภาพ Concept เบื้องต้นมาให้เราดูด้วย

คอนเซปของโครงสร้างพื้นฐานบนโวงจันทร์ของโครงการ Artemis – ที่มา ICON/SEArch+

ปัจจุบัน NASA กำลังอยู่ในระหว่างการพิจารณาว่าจะทำสัญญากับ ICON และสนับสนุนทุนให้ ICON เพื่อการทดลอง ISRU Test ของจริงบนดวงจันทร์อยู่ นอกจากนี้ NASA ไม่ได้เน้นแค่การนำ 3D Print มาประยุกต์กับ Habitat บนดวงจันทร์และดาวอังคารเท่านั้น โครงการ RAMPT (Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology) ของ NASA ก็กำลังวิจัยและพัฒนาเครื่องยนต์จรวดจากการ 3D Print อยู่เช่นกันซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและลดค่าใช้จ่ายในการพัฒนาเครื่องยนต์ลง โดยเฉพาะการสร้างส่วนที่ต้องมีความซับซ้อนมาก เช่น Nozzle และ ห้องสันดาปของเครื่องยนต์

การปริ้นท์อาศัยการฉีดผงเหล็กเข้าไปที่บ่อเหล็กเหลวซึ่งถูกละลายโดยเลเซอร์ความร้อนสูงจากนั้นจึงเป่าเหล็กดังกล่าวด้วยเลเซอร์เพื่อขึ้นรูปซึ่งการขึ้นรูปอาศัยหุ่นยนต์ที่สามารถโปรแกรมได้อย่างอิสระ นอกจากนี้ตัวโมเดล 3D Print ยังสามารถทำการ Fabricate ได้ด้วยเพื่อปรินท์วัตถุที่มันละเอียด ๆ อย่างเช่น ท่อแก๊สและระบบหล่อเย็นภายในซึ่งถ้าประกอบด้วยมือจะใช้เวลานานมาก ๆ นอกจากนี้การปรินท์ด้วยวิธีแบบนี้ยังไม่จำกัดพื้นที่ในการปรินท์อีกด้วย จะเอาใหญ่เท่าไหร่ก็ตามสบายเลยขอแค่ให้มันพอดีห้องพอ

และผลงานชิ้นหนึ่งที่น่าสนใจของ RAMPT ก็คือ Engine Nozzle ที่มีระบบหล่อเย็นภายในพร้อมบวกกับผนังกั้นภายนอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 นิ้ว สูง 38 นิ้ว โดยการปรินท์ดังกล่าวใช้เวลาแค่ 30 วันเท่านั้น หากเทียบกับการสร้างแบบทั่วไปอาจต้องใช้เวลากว่า 1 ปีในการค่อย ๆ ประกอบทีละชิ้นและผลงานชิ้นนี้ก็ดัไปเข้าตาทีมพัฒนา SLS (Space Launch System) กับยาน Orion พอดีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Artemis เพราะว่าการปรินท์แบบนี้ลดต้นทุนและช่วยประหยัดเวลาในการสร้างเครื่องยนต์เป็นอย่างมาก อีกทั้งมันทำให้วิศวกรและนักออกแบบดีไซน์ระบบภายในได้ดียึ่งขึ้นโดยไม่ต้องไปกลัวว่าตอนประกอบมันจะเจ๊งหรือไม่นั่นเอง

Engine Nozzle จาก 3D Printing Technology – ที่มา NASA

และยังมีอีกหลาย ๆ แขนงของการสำรวจอวกาศที่เริ่มหันมาพัฒนาอุปกรณ์ด้วยการ 3D Print เพราะว่ามันง่ายและสะดวกกว่ามากรวมถึงประหยัดเวลาประหยัดเงินกว่าการประกอบด้วยมือเป็นอย่างมากนั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

Future Rocket Engines May Include Large-Scale 3D Printing

NASA Looks to Advance 3D Printing Construction Systems for the Moon and Mars







เรื่องราวน่าสนใจ

อัพเดทเรื่องราว ข่าว และบทวิเคราะห์เจาะลึก