Kezdőlap Innováció A sztratoszférán túlra kiszervezett munkafolyamatoké a jövő

A sztratoszférán túlra kiszervezett munkafolyamatoké a jövő

Az űrben uralkodó speciális körülmények révén az oda kihelyezett gyártási folyamat ma már nem álom. Ott ugyanis hatékonyabb napelemeket, nagyobb teljesítményű számítógépes chipeket lehet előállítani, az internet gyorsabb, és akár laboratóriumban is létrehozhatók emberi szívek. A kihelyezett eljárások pedig gyakran még költséghatékonyabbak is.

Már több olyan technológia létezik, mely forradalmasíthatna egy-egy iparágat, ha nem a Földön, hanem például a Holdon élnénk. Bár szürreális elképzelésnek tűnik, az alacsony gravitáció sok gyártási folyamatnak kedvez, de a sci-fi kultúra és a téma felkapottsága miatt hajlamosak vagyunk szkeptikusan viszonyulni ehhez a témához. Manapság sok kritika éri a privát űrrepülőgép-cégeket, mint amilyen például a Blue Origin és a SpaceX. Sokak szerint az adófizetők pénzén felépített hiúsági projektekről van csak szó.

Azonban ezek a vállalatok tették lehetővé, hogy különféle árukat és berendezéseket olcsón lehessen az űrbe juttatni. Ma körülbelül 5000 dollárba kerül egy 1 kilogrammos csomag felküldése, míg az űrkorszak kezdetén 30.000 dollár volt a költsége. Ezért egyre több vállalkozó és kutató törekszik arra, hogy kiaknázza ezt a viszonylag olcsó megoldást, és felhasználja az alacsony Föld körüli pálya egyedi tulajdonságait; ezek a vákuum, a mikrogravitáció, a korlátlan napenergia és a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok. Kísérleteik már eddig is nagyban hozzájárultak az orvostudomány, a technológia és az anyagtudomány kutatásaihoz, és ösztönzik ezek innovációit.

Könnyebb az űrben dolgozni

Több olyan eljárás is létezik, amit könnyebb az űrben elvégezni. Az egyik ilyen az átültetésre szánt szív nyomtatása őssejtekből. 2019-es kísérletükben az nScrypt vezetői – az őssejtnyomtató készítői, a Bioficial Organs – a festékszolgáltató és a Techshot – a kísérlet ötletgazdája egy dobogó szív nyomtatását tervezik a Nemzetközi Űrállomáson. A szívátültetésre váró betegek ugyanis hónapokig, olykor évekig sem kapnak új szervet, hiszen a várólista hosszú, az alkalmas szervek száma pedig korlátozott. Miután a beteg megkapja az új szívet, élete hátralévő részében az immunrendszere működését gátló szereket kell szednie, hogy a teste ne lökje ki az idegen szervet. Egy saját őssejtjeiből kinyomtatott szívhez a beteg gyorsabban juthat hozzá, és kisebb esélye van a kilökődésnek is. Emellett a nyomtatott szív tökéletesen testre szabható, hogy megfeleljen az azt körülölelő szövetek méretének és alakjának. Kiderült azonban, hogy a Földön a gravitáció miatt nagyon nehéz szívet nyomtatni.

Mi hiányzik most?

Ahhoz, hogy az őssejtek összekapcsolódhassanak egymással, a nyomtatóba töltött „biotintának” és a sejtek tápanyagainak nedves közegre van szüksége, amelyet bizonyos tartóeszközök nem engednek összeesni. Sajnos azonban ma még nem létezik olyan tartószerkezet, ami a szövet roncsolódása nélkül eltávolítható lenne. “Amikor a szívről beszélünk, akkor valójában egy üregről van szó, amelyet négy izomköteg vesz körül” – mondja Eugene Boland, a Techshot vezető tudósa. Ezek pedig összeroskadnak és szétolvadnak a megfelelő támasz – a vér belső nyomása és a nagyon alacsony gravitáció – hiányában.

Azért is könnyebb szívet nyomtatni az űrben, mert egy 3D-s forma kinyomtatása közvetlenül lehetséges az alacsony gravitációnak köszönhetően.  A Földön a komplex 3D-objektumokat 2D-s nyomtatással előállított rétegekből kell összeállítani, ami időigényes folyamat. Az nScrypt vezérigazgatója, Kenneth Church ezt „2 és fél-D-nek” nevezi, utalva a technológia hiányosságára. A mikrogravitációban történő nyomtatás lehetővé teszi, hogy az objektum rögtön 3D-ben jöjjön létre, az előállítás sebessége pedig akár százszor gyorsabb lehet.

Az nScrypt csapata egyébként próbálkozott már mikrogravitációs környezet létrehozásával. Júliusban egy parabolikus pályán zuhanó repülőben nyomtattak szívet, ahol ideiglenesen minimálisra csökkent a gravitáció. Az így nyomtatott szív sajnos a legnagyobb erőfeszítésék ellenére sem lett tökéletes.

Elképesztően gyors internet az űrből

Ioana Cozmuta a NASA „Space Portal” csoportjának fizikusa, aki olyan potenciális partnereket keres meg és támogat, akik üzleti tevékenységet akarnak végezni az űrben. „A célom az, hogy sikertörténeteket teremtsek” – mondja. Számos példa igazolja, hogy még az olyan sikeres vállalkozók is, mint Elon Musk olykor költséges hibákat követnek el amiatt, hogy a rakétatudomány igen összetett, és számos előre nem látható körülmény merülhet fel az egyes műveletek során. Az űrutazás ráadásul rendkívül kockázatos is. Cozmutának tehát – a több száz ügyfél érdekeit szem előtt tartva – azokra a hiányosságokra kell felfigyelnie, amelyeket a lelkes, az űrbéli teret a legjobb tudásuk szerint kihasználni akaró vezetők esetleg nem vesznek észre.

A dél-kaliforniai székhelyű FOMS az egyik olyan cég, amely elnyerte a NASA támogatását programja megvalósításához, és így nekiláthat a munkának a Nemzetközi Űrállomáson. Dmitry Starodubov, a FOMS vezető tudósa úgy döntött, hogy feladja az űrbányászattal kapcsolatos álmát, mely a ​​ritka fémek, pl. a platina űrbéli kitermelését jelentette volna. „Sajnos ez az üzlet nem kecsegtet túl nagy profittal, még a platina magas árát figyelembe véve sem. Modellünk azt mutatja, hogy nem lehetséges a holdbéli platinát jövedelmezően értékesíteni” – nyilatkozta. De mi az, ami megéri a fáradozást, és még a platinánál is értékesebb?

A FOMS most már egy ígéretesebb és sokkal nagyobb értékű termékkel, optikai kábelekkel foglalkozik. A manapság általánosan használt száloptikai kábel – amilyen többek között ezeknek a szavaknak a megjelenítésében is közreműködik – kilogrammonként 3000-5000 dollárba kerül. Ennél jóval többet ér az úgynevezett egzotikus száloptikai kábel, amely képes több adatot továbbítani, és az adatátvitelt olcsóbbá tenni, mert kevesebb energiát igényel. A legkiválóbb minőségű kábelekért több millió dollárt is elkérhetnek. Ez az érték-súly arány már indokolttá teszi az űrbe való kiszervezést, összes költségével és kockázatával együtt. Az egzotikus száloptika földi környezetben is ismert; az extra tisztaságú optikai kábeleket a ZBLAN betűszóval jelölik. A ZBLAN gyártása folyamán először felmelegítik a speciális üveget 300°C fölé, majd egy 10 -20 méter magas csepptoronyból a még éppen folyékony anyagot megnyújtják. Azonban a forró fehér masszával csak korlátozott ideig lehet dolgozni, ezért a kábelek legfeljebb 700 méter hosszúak lehetnek. Ideális lenne hosszabb darabokat gyártani, mert a csatlakozási pontok jelveszteséget okoznak. Ráadásul a gravitáció a ZBLAN kristályszerkezetében üledéket hoz létre, ami gyengíti a jelet.

A Nemzetközi Űrállomáson sokkal jobb minőségű és nagyobb mennyiségű terméket lehetne előállítani, mint a Földön. A gyártáshoz szükséges speciális eszközökkel a folyamat gyorsabbá is válna. „Számításaink szerint egy nap alatt több száz kilométernyi szál kihúzására is képesek leszünk” – állítja Cozmuta. És gravitáció hiányában nem történik meg a zavaró kristályosodás sem. A ZBLAN tisztasága azért olyan értékes, mert sokkal szélesebb spektrumú fényt képes továbbítani – beleértve az ultraibolyát és az infravöröset is –, mint a hagyományos szilícium-dioxid optikai kábelek. Ez a tulajdonsága hasznosítható lehet majd a futurisztikus technikákban is, mint az ultraibolya sebészeti lézer, a szemvédő infravörös eszközök, valamint a hőkereső rakéták elleni védekezés javítása.

Anyagok, melyek jobb, ha nem térnek vissza a Földre

Ilyen például az űrben keletkező gallium-arzenid nevű vegyület, amelyből egy nyolchüvelykes lapka 8000 dollárért értékesíthető; gyártásakor azonban sok, erősen mérgező melléktermék keletkezik. A napelem-gyártás egy különösen hasznos anyagáról van szó, amely a fény 40%-át képes energiává alakítani. A Földön használatos szilícium-alapú panelek csak 15-20 százalékos hatékonyságúak.

A Houston Egyetem anyagtudományi tudósa, Alex Ignatiev 1990-ben állította elő – súlytalanságban – az első gallium-arzenid félvezetőt. Az űrben gyártott félvezető minősége 10 000-szer jobb volt, mint földi társaié, mivel az atom oxigénje és a térben lévő vákuum minősége lehetővé teszi, hogy a vegyületet torzítás nélkül rétegezzék. Ezzel pedig növelik a napenergia hatékonyságát.

Azonban az űrben való gyártás egyelőre még mindig nagyon kockázatos és költséges. Az előre nem látható anyagi károk és az emberi élet veszélyeztetettsége miatt ma még ritkák az űrbéli projektek. A jövőben azonban ez biztosan változni fog.

Hegyi Heni, NEW technology