Tuleviku tehased võivad tiirelda orbiidil

Vene kaubakandija dokkimas ISS'iga Foto: N.A.S.A/SIPA

Eraettevõtete pingutused orbitaalreiside odavamaks muutmisel võivad panna aluse kosmosetööstuse revolutsioonile. 

Ettevõtted nagu SpaceX ja Blue Origin on muutnud kauba orbiidile saatmise odavamaks kui kunagi varem. 1 kilogrammi üles saatmine maksab praegu keskeltläbi 5000 dollarit. Selliste hindade valguses on mitmed ettevõtjad ja teadlased hakanud tõsiselt kaaluma võimalust kasutada kosmose unikaalseid tingimusi, et muuta mõningaid tootmisprotsesse märkimisväärselt lihtsamaks, kirjutab Popular Science. 

Vaakum, mikrogravitatsioon, äärmuslikud temperatuurid ning lõputu päikeseenergia võimaldavad mõningaid asju madalal Maa orbiidil palju hõlpsamini valmistada, seda eriti meditsiini ja materjaliteaduse valdkonnas. Kui hinnad lähevad veel madalamaks ning rohkem tootjaid avastavad, et teatud asju on kosmoses lihtsam valmistada, võib see aluse panna uuele revolutsioonile tööstuses.

Kosmosetööstuse ühteks teerajajaks võib saada bioprintimine ning tehisorganite loomine. Tüvirakkude printeri loonud ettevõte nScrypt plaanib saada üheks esimeseks selliseks pioneeriks koos kahe teise biotehnoloogiafirmaga Bioficial Organs ja Techshot. Koos plaanitakse juba järgmisel aastal printida rahvusvahelise kosmosejaama pardal osasid elusast inimsüdamest. 

Nimelt tuleb välja, et gravitatsioon on tehisorganite printimisel tõsiseks probleemiks. Tüvirakkude ja spetsiaalsete toitainete segul peab olema väga vedel konsistents, et rakkudel oleks piisavalt palju mobiilsust tervikliku südame koe moodustamisel. Tehissüdame kasvatamiseks maal on vaja mitmesuguseid tugistruktuure, mida kosmoses pole vaja. 

«Süda on mehhanism, mis kujutab endast tegelikult mitmeid suuri tühimikke, mis on lihaskoest ümbritsetud,» ütles Eugene Boland, kes on juhtiv teadur Techshotis, lisades, et teadlastel pole õnnestunud luua alust või platvormi, mille peal saaks südant kasvatada nii, et hiljem koed eemaldamisel kahjustada ei saaks. 

Südame printimine kaaluta olekus eemaldaks aga vajaduse igasuguste aluste või tugiplatvormide järgi ning samuti on kaaluta olekus võimalik südant palju täpsemate mõõtmete järgi teha. «Kui me üritaks südant Maal printida, siis näeks see umbes paar hetke kena välja ning voolaks siis mööda lauda laiali,» ütles Boland. 

Gravitatsioonis tuleb kõiki kolmemõõtmelisi objekte printida kahemõõtmeliselt, kiht kihi haaval, mis on väga aega nõudev protsess. nScrypti juhi Kenneth Churchi sõnul saab kosmoses printida kohe kolmemõõtmeliselt, vähendades ajakulu 100% võrra. Kaaluta olek rahvusvahelises kosmosejaamas võimaldab tüvirakkudel formatsiooni hoida, kuni nad koed moodustavad ning terve süda on võimalik Bolandi hinnangul Maale tagasi saata juba umbes 45 päeva peale kultiveerimise algust.

Ühendriikide firma FOMS ja selle juhtiv teadlane Dmitry Starodubov on avastanud aga veel ühe tootmisprotsessi, mida võiks läbi viia orbiidil: kiudoptiliste kaablite valmistamine. Keskmiselt müüb kilo kiudoptilist kaablit 3000 - 5000 dollariga. Eksootilisemad kaablid, mis suudavad läbi lasta rohkem andmeid, võivad maksta kuni paar miljonit dollarit kilo kohta. Selliste summade puhul ei märgi enam orbitaaltranspordi kulud enam nii palju rolli. 

Võrdlemisi haruldast kiudoptilise kaabli tüüpi, millel tähtede kombinatsioon on ZBLAN, ei ole sugugi lihtne Maal teha. Seda väga erilist klaasi tuleb kuumutada 300 kraadi juurde ja seejärel alla venitada, nagu nätsukummi. Tavaliselt tehakse seda 10-20 meetrit kõrge torni otsast. See piirab tugevalt kaabli pikkust. Tootjad tahavad, et üks kaabli jupp oleks võimalikult pikk, sest mida vähem on kaabliks ühenduspunkte, seda vähem signaali läheb kaduma. Samuti tekitab gravitatsioon ZBLAN'i kristallstruktuuris sadestumist, mis põhjustab samuti pisikesi defekte. 

Sellise kiudoptilise kaabli orbiidil tootmine võimaldaks toota seda palju suuremas koguses ning palju kõrgema kvaliteediga.  See tooks omakorda andmeside kõvasti rohkem alla. 

Mõnesid kosmoses tehtud materjale ei peaks aga isegi alla tagasi tooma. Materjal nimega galliumarseniid on suurepärane materjal päikesepaneelide ehitamiseks, muutes 40% sisse tulevast päikesevalgusest energiaks. Tavalised silikonipõhised paneelid jäävad kusagil 15-20% ringi. Paraku tekitab galliumarseniidi tootmine väga palju mürgiseid kõrvalaineid ning on väga kallis. 

Materjali looja, Hustoni Ülikooli teadlane Alex Ignatiev tahaks orbiidile luua kümnete kilomeetrite kaupa galliumarseniidist päikesepaneele, mis saadaks kogutud energia laserkiirtega Maale. Pilved ei oleks probleemiks ning päikesevalgus oleks intensiivsem kui kusagil Maal, muutes orbiidil tootmise kulud ennast ära tasuvaks. Samuti hävitaks päikeselt tulev ultraviolett raidoatsioon ära kõik mürgised kemikaalid, mis tootmise käigus tekiks. Just sellel viimasel argumendil on väga suured implikatsioonid ka kogu muu tööstuse kontekstis.

Kiipide valmistamine on väga räpane ning genereerib palju mürgiseid kõrvalaineid. Ühe integraallüliti valmistamiseks läheb 2200 gallonit vett, mida kasutatakse nii puhastamiseks kui jahutamiseks. 2015 tehti 900 miljonit integraallülitit ning hoolimata vee puhastamisest on saastamine tõsiseks probleemiks. Kosmoses tootes ei oleks jahutusvett aga üldse vaja, sest vaakum on niivõrd külm. 

Hoolimata väga headest väljavaadetest seisab kosmosetööstuse ees veel hulk takistusi. Orbiidile ja tagasi minekuga käivad endiselt kaasas riskid nii inimelu kui transporditava kauba suhtes. Samuti ei ole lähemal ajal oodata suurt transpordikulude langust. Tänu teerajajatele nagu nScrypt on aga ainult aja küsimus kuni tehased hakkavad orbiidile kolima.