Satelity z 3D tiskárny? České firmy vykročily k vesmírné metě
Lze tomu říkat polykarbonátový filament nebo Prusament PC Space Grade Black. Oba tyto složité názvy ovšem znamenají jediné: jeden z nejvýznamnějších výrobců stolních 3D tiskáren na světě, společnost Prusa Research, se pustil do vesmírného byznysu. Spolu s brněnskou vesmírnou firmou TRL Space kolem zakladatele Petra Kapouna vyvinul unikátní materiál určený pro použití v náročném prostředí satelitních misí.
V důsledku to znamená, že specifické prvky pro satelity bude nyní možné vyrobit na běžné 3D tiskárně. Jejich výroba se tak zrychlí a zlevní. Kromě satelitních misí lze materiál použít podle autorů v laboratořích částicové fyziky či v pozemních průmyslových aplikacích, kde je klíčová přesnost, odolnost a elektrostatická bezpečnost. Připomeňme, že TRL Space je jednou z mála českých firem, která už vypustila vlastní družici a provozuje vlastní dataslužby.
Jde o českou družici TROLL, kterou vynesla raketa Falcon 9 Elona Muska letos v lednu. Sama o sobě bez nákladů na provoz stála 37,5 milionu korun a její nejcennější součástí je hyperspektrální kamera, která umí oproti dosud používaným kamerám zjistit i chemické složení, vlhkost a teplotu objektů na zemském povrchu. Takových, jako je ona, krouží dosud na orbitě jen několik.
Podobně jako TRL komercializuje data z družice, využije pro efektivní vývoj dalších misí materiál Prusament PC Space Grade Black. „Jsme přesvědčeni, že se jedná o přelomový materiál, který dokáže zpřístupnit vývoj kosmických technologií mnohem širšímu okruhu vývojářů, výzkumníků i firem,“ říká Josef Průša, zakladatel a CEO společnosti Prusa Research. Firma si díky unikátním vlastnostem nového materiálu podala patentovou přihlášku a v současnosti čeká na její schválení.
Právě snadná tisknutelnost na běžných stolních tiskárnách bez potřeby speciálního vybavení výrazně zjednodušuje a zrychluje vývoj nových dílů. Výrobci i výzkumníci si tak mohou potřebnou součástku navrhnout a vytisknout přímo ve své laboratoři nebo firmě během několika hodin bez nutnosti zadávat výrobu externím dodavatelům, čekat na doručení nebo platit vysoké částky za zakázkovou produkci. To urychluje celý inovační cyklus od prvního nápadu až po funkční prototyp nebo finální díl.
„Aditivní výroba má v kosmickém průmyslu obrovský potenciál. Umožňuje rychlejší vývoj, prototypování i výrobu strukturálních dílů, a to za zlomek ceny běžných řešení. Co ale dlouho chybělo, byl spolehlivý, dostupný a snadno tisknutelný materiál s vhodnými vlastnostmi pro použití ve vesmíru. Spoluprací s Prusa Research jsme tento problém vyřešili,“ říká Petr Kapoun, CEO společnosti TRL Space, která materiál plánuje využívat v rámci svých vlastních projektů.
Používat plasty ve vesmíru bylo až dosud nevhodné, a to kvůli takzvanému odplyňování, tedy uvolňování mikroskopických zbytků látek, které se z materiálu ve vakuu vypařují. Tyto výpary mohou například znečistit optické přístroje, poškodit citlivou elektroniku nebo narušit měření.
Prusament PC Space Grade Black má v tomto ohledu mimořádně dobré výsledky. Podle dosavadních laboratorních testů vykazuje jen minimální ztrátu hmotnosti (v parametru TML hluboko pod limitem Evropské kosmické agentury) a v testu CVCM, který měří množství kondenzovatelných výparů, dokonce dosáhl nulové hodnoty. Materiál je navíc elektrostaticky disipativní (ESD safe), což znamená, že dokáže bezpečně odvádět elektrostatický náboj. To je klíčové v případech, kdy přichází do kontaktu s elektronikou.
Vývojáři zároveň pracují na tom, aby materiál splnil i ty nejpřísnější standardy potřebné pro výrobu nosných konstrukcí malých družic typu CubeSat. A v plánu jsou i další testy, například měření odolnosti vůči radiaci, které proběhne v laboratořích CERN, nebo zkoušky při opakovaném zahřívání a ochlazování v podmínkách simulujících vesmírné prostředí, které provede Evropská kosmická agentura (ESA). Právě tyto extrémní výkyvy teplot a radiace jsou běžnou zátěží, které musejí komponenty satelitů a dalších zařízení ve vesmíru odolávat.
