Van alle wonderen die worden afgebeeld in sciencefictionboeken en films, is een van de meest intrigerende de machine die alles maakt wat je nodig hebt of wenst. Voer alleen een gedetailleerd plan in of druk op de knop voor items die in de machine zijn geprogrammeerd - draait rond, de machine zoemt en piept wat u gevraagd hebt. Technologie geeft ons Aladdin's Lamp. Een handig apparaat dat veel toepassingen zal vinden.
We zijn er nog niet helemaal, maar er bestaan al ruwe versies van dergelijke ingebeelde machines. Deze machines worden "rapid prototype" -generators of driedimensionale printers genoemd. Ze nemen gedigitaliseerde informatie over de afmetingen en vorm van een object en gebruiken die gegevens om een fabrikant te besturen die het object opnieuw maakt met behulp van verschillende materialen. Meestal gebruiken deze machines gemakkelijk te vormen kunststoffen en epoxyharsen, maar in principe kan elk materiaal worden gebruikt om vrijwel elk object te maken.
Wat is de relevantie van deze technologie voor ruimtevaart en voor de maan? Een van de belangrijkste doelen van de terugkeer van de maan is om te leren hoe ze de materiële en energiebronnen van de maan kunnen gebruiken om nieuwe mogelijkheden te creëren. Tot op heden hebben we onze aandacht gericht op eenvoudige grondstoffen zoals bulkregoliet (grond) en het water dat aan de polen wordt gevonden. Het is logisch om onze ambities voor het gebruik van hulpbronnen in eerste instantie te beperken tot eenvoudige materialen die zowel nuttig als relatief massief zijn, die momenteel die moordende transportkosten hebben wanneer ze vanaf de aarde worden geleverd. Bulkregolith heeft veel verschillende toepassingen, zoals afscherming (bijv. Raketuitlaatbommen) evenals grondstof voor eenvoudige oppervlaktestructuren.
Als we echter eenmaal op de maan zijn en aan de basisbehoeften van het leven hebben voldaan, kunnen we beginnen te experimenteren met het maken en gebruiken van complexere producten. In feite zullen de bewoners van de maan beginnen met het maken van meer gecompliceerde onderdelen en items van wat ze om hen heen vinden, net buiten hun deur. Dankzij de technieken van driedimensionaal afdrukken kunnen we ontdekken wat het leven buiten de planeet eenvoudiger en productiever maakt. We zullen experimenteren door de lokale materialen te gebruiken om apparatuur te onderhouden en te repareren, nieuwe structuren te bouwen en uiteindelijk te beginnen met off-planet productie.
Tijdens de vroege stadia van de bewoning van de maan zullen materiaal en uitrusting van de aarde worden gehaald. Bij continu gebruik, met name in het ruwe maanoppervlak, zullen er storingen optreden. Hoewel we in eerste instantie reserveonderdelen van de aarde zullen gebruiken, voor eenvoudige, ongecompliceerde structuren die snel nodig zijn, kan een driedimensionale printer vervangende onderdelen maken met lokaal hulpmateriaal dat zich in de buurt van de buitenpost bevindt. De meeste bestaande 3D-printers op aarde gebruiken kunststoffen en aanverwante materialen (dit zijn complexe verbindingen op koolstofbasis, meestal afgeleid van aardolie), maar sommige bewerkingen hebben beton gebruikt dat op de maan kan worden gemaakt van gezeefde regoliet en water. Bovendien weten we ook dat regoliet met microgolven tot keramiek kan worden versmolten, dus snelle prototyperingsactiviteiten op de maan kunnen uiteindelijk ontdekken dat gedeeltelijk smelten van deeltjes in glas een andere manier is om nuttige objecten te maken.
Het maanoppervlak is een goede bron van materiaal en energie nuttig bij het creëren van een grote verscheidenheid aan objecten. Ik noemde eenvoudige keramiek en aggregaten, maar bovendien zijn er verschillende metalen (waaronder ijzer, aluminium en titanium) beschikbaar op de maan. Silicium voor het maken van elektronische componenten en zonnecellen is overvloedig aanwezig op de maan. Ontwerpen voor robotrovers die letterlijk het bovenste oppervlak van de maanregoliet versmelten tot elektriciteitsproducerende zonnecellen zijn al bedacht en geprototypeerd. We kunnen banen in zonne-energie uitbesteden aan de maan!
Deze technische ontwikkelingen leiden tot verbijsterende mogelijkheden. In de jaren veertig stelde de wiskundige John von Neumann zich voor wat hij 'zelfreplicerende automaten' noemde, kleine machines die informatie konden verwerken om zichzelf met exponentiële snelheden te reproduceren. Interessant genoeg dacht von Neumann zelf aan het idee om dergelijke automaten in de ruimte te gebruiken, waar zowel energie als materialen (vrij letterlijk) onbeperkt zijn. Een machine die de informatie en het vermogen om zichzelf te reproduceren bevat, kan uiteindelijk het hulpmiddel zijn dat de mensheid nodig heeft om de ruimte te 'veroveren'. Hordes reproducerende robots kunnen een planeet voorbereiden op kolonisatie en zorgen voor veilige havens en habitats.
We kunnen op de maan experimenteren met zelfreplicerende machines omdat deze de nodige materialen en energiebronnen bevat. Natuurlijk zullen we op korte termijn deze nieuwe technologie gewoon gebruiken om reserveonderdelen en misschien eenvoudige objecten te maken die we vinden in onze onmiddellijke en utilitaire behoeften. Maar dit soort dingen hebben de gewoonte om veel verder te evolueren dan hun oorspronkelijke gebruik, en vaak in richtingen die we niet verwachten; we zijn niet slim genoeg om ons voor te stellen wat we niet weten. De technologie van driedimensionaal afdrukken zal de bewoning van de maan - onze naaste buur in de ruimte - gemakkelijker en productiever maken. Zelfs nu hebben creatieve voormalige NASA-werknemers een manier gevonden om deze technologie te laten renderen. In de toekomst kunnen misschien hun talenten worden gebruikt om van de maan een tweede thuis voor de mensheid te maken.
Opmerking: de afbeelding aan het begin van dit bericht is een model van de noordpool van de maan, gemaakt met behulp van een driedimensionale printer en LRO-laseraltimetriegegevens van Howard Fink van de New York University. De schaal van het model is ongeveer 30 cm breed.
