การขนส่งวัตถุจากพื้นโลก เพื่อไปทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ในอวกาศ ไม่ว่าจะเป็นดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียม สำรวจ ดาวเทียมนำร่อง ยานอวกาศ หรือชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับปฎิบัติการภารกิจใหม่ หรือเพื่อซ่อมแซม ส่วนที่ชำรุดไป ไม่ใช่เรื่องง่าย และจำเป็นต้องมีจรวดที่มีศักยภาพและขนาดพอเหมาะ มีเทคโนโลยีที่เหมาะสม ปลอดภัย นำพาสิ่งของน้ำหนักจำนวนหลายตันส่งออกไปนอกโลกครั้งแล้วครั้งเล่าด้วยพลังงานขับเคลื่อน มหาศาลและสิ้นเปลือง การขนส่งในแต่ละครั้งจึงหาใช่เรื่องง่าย เนื่องจากต้องคำนึงถึงความจำเป็นของอุปกรณ์ ต่อภารกิจในอวกาศ และปัจจัยอื่น เช่น ค่าใช้จ่าย เวลา น้ำหนัก เป็นต้น ความก้าวล้ำของเทคโนโลยี การพิมพ์ขึ้นรูปแบบ 3 มิติ ได้ถูกค้นพบว่าสามารถนำไปใช้ในอวกาศได้โดยบางชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ จากโลกแล้ว จึงส่งขึ้นไปในอวกาศ แต่บางชิ้นส่วนสามารถพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติ ได้โดยตรงในสภาวะไร้น้ำหนักและสูญญากาศ

การพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติ คืออะไร

เมื่อพูดถึงการพิมพ์เรามักจะนึกถึงการพิมพ์ลงบนกระดาษหรือการพิมพ์แบบ 2 มิติ (2D Printing) แต่ การพิมพ์ 3 มิติ หรือ 3D Printing มิใช่เป็นการพิมพ์ให้เกิด ภาพ 3 มิติ แต่เป็นการขึ้นรูปวัตถุ ซึ่งวัตถุจะมีความกว้าง ยาว ลึก สามารถจับต้องและสามารถ นำไปใช้งานได้จริงๆ โดยเริ่มจากการออกแบบโครงสร้างลวดลายจาก โปรแกรมคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์จะค่อยๆ พิมพ์ฉีดสาร ขึ้นรูปไปทีละชั้น (Layer) เช่น ถ้าต้องการสร้างแบบ จำลองตึก 3 ชั้น จะเริ่มฉีดสารก่อรูป เช่นโลหะ เซรามิค เรซิน พลาสติก โพลิเมอร์ประเภทต่างๆ พิมพ์จากฐานตึก ก่อน แล้วค่อยๆ สร้างสูงขึ้นไปเรื่อยๆ เป็นชั้นๆ (Layers) จนครบเต็มตัวตึก การพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติ สามารถพิมพ์ วัตถุได้หลายขนาด โดยวิธีที่แพร่หลายที่สุดคือ แบบ FDM (Fused Deposition Modeling) ซึ่งใช้วิธีละลายเส้น พลาสติกและฉีดพลาสติก ขึ้นรูปเป็นวัตถุทีละชั้น

Image Credit: Made In Space (https://www.engineering.com/3DPrinting/3DPrintingArticles/ArticleID/14481/The-Future-of-Building-and-3D-Printing-in-Space.aspx)

เหตุใดการพิมพ์สร้างวัตถุสามมิติในอวกาศจึงน่าสนใจ?

คำถามแรกที่เกิดขึ้นนั้นคือ ทำไมเราจึงใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ขึ้นรูปแบบ 3 มิติ ในอวกาศ เพียงเพื่อ การวิจัยและการทดสอบเท่านั้นหรือ? ในความเป็นจริงนั้น การพิมพ์ขึ้นรูปแบบ 3 มิติ เป็นสิ่งที่น่าทึ่งมากเมื่อ ถูกนำไปใช้ในอวกาศ ซึ่งมีทั้งการพิมพ์ภายในและภายนอกสถานีอวกาศ การพิมพ์ภายในสถานีเป็นการพิมพ์ ชิ้นส่วนทดแทนชั่วคราวที่จำเป็น เครื่องมือ หรือการแก้เหตุเร่งด่วน รวมทั้งช่วยประหยัดเวลาและค่าขนส่ง สำหรับ การพิมพ์ภายนอกสถานีอวกาศจะเป็นการพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่ เช่น โครงสร้างดาวเทียม เนื่องจาก โครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ ทำให้เป็นอุปสรรคในการเก็บและขนส่ง ซึ่งเทคโนโลยีการพิมพ์ขึ้นรูปแบบ 3 มิติ สามารถพิมพ์โครงสร้างได้โดยตรงในอวกาศ เป็นความท้าทายของการพัฒนาการพิมพ์ในสภาวะที่แรงดึงดูดเป็น ศูนย์ เนื่องจากการทำงานของเครื่องอยู่ในสภาวะที่แตกต่างกับบนโลกโดยสิ้นเชิง การพิมพ์ที่ไม่มีฐานรองรับ วัสดุการพิมพ์และเครื่องที่ใช้ต้องมีความทนทานมากขึ้น รวมทั้ง ชิ้นส่วนที่มีการพิมพ์บนโลกเช่นเดียวกัน จะต้อง มีความทนทานที่สามารถใช้ในอวกาศได้

บริษัท Made In Space ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ทำการทดสอบการผลิตชิ้นส่วน 3D ในอวกาศในช่วง 2 – 3 ปี ที่ผ่านมา มีการส่งเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไปทดลองใช้ใน สถานีอวกาศนานาชาติเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่จำเป็นโดยไม่ต้องรอการส่งชิ้นส่วนจากโลก การพิมพ์ชิ้นส่วน 3 มิติ ชั่วคราวนี้ พิมพ์ออกมาได้หลายรูปแบบภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก อาจฟัง ดูว่าเป็นเรื่องที่เหลือเชื่อแต่นั่นคือสิ่งที่อุตสาหกรรมอวกาศ กำลังมุ่งหน้าพัฒนาในอนาคต บริษัท Made In Space เผยว่ามีแผนจะเปิดตัวเครื่องพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติรุ่นใหม่ เครื่องต้นแบบนี้มีชื่อเรียกว่า Archinaut มีกำหนดจะเปิดตัวในปี พ.ศ. 2562 สามารถพิมพ์สร้างอุปกรณ์เกือบ ทุกประเภทที่ใช้งานในวงโคจรห้วงอวกาศ และจะสามารถผลิตโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่มหึมาได้ ทั้งนี้ ยังมีข้อ จำกัดหลายประการในเรื่องของปริมาณและความคงทนของวัตถุดิบที่ใช้ ความท้าทายด้านเทคนิค ในสภาวะ อิสระ การควบคุมบังคับ มาตรวิทยา เป็นต้น ซึ่งนักวิจัยจะใช้หุ่นยนต์เป็นตัวประกอบชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน ซึ่ง โครงสร้างที่จะทำการผลิตในอวกาศนั้นจะต้องได้รับการออกแบบใหม่ทั้งหมด โดยคำนึงถึงสภาวะการใช้งาน ในสภาพไร้น้ำหนัก การผสมผสานให้เชื่อมต่อไฟฟ้า การรับส่งข้อมูล ความร้อนที่เกิดขึ้น รวมทั้ง การเชื่อมต่อกับชิ้นส่วน ของยานอวกาศที่ต้องเข้าประกบชิดกันได้ อย่างลงตัวพอดีเหมือนการต่อ Lego

Image Credit: Northwestern University(https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170412145217.htm)

ที่ผ่านมา สถานีอวกาศนานาชาติเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดที่มีการสร้างขึ้นในอวกาศ ซึ่งในขณะนั้นต้อง ขนส่งชิ้นส่วนทุกชิ้นไปจากโลก แต่ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีการพิมพ์ขึ้นรูปแบบ 3 มิติ มาใช้ในการผลิต ชิ้นส่วนต่างๆ ในอวกาศแล้ว สำหรับอนาคตอันใกล้ หากสามารถพิมพ์ชิ้นส่วน 3 มิติ นอกสถานีอวกาศได้สำเร็จ จะสามารถสร้างโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ในอวกาศได้ ไม่ว่าจะเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เสาอากาศ ดาวเทียม สื่อสาร กล้องโทรทรรศน์อวกาศ สถานีอวกาศใหม่ ซึ่งจะช่วยลดอุปสรรคและข้อจำกัดในการส่งวัตถุขึ้นใน อวกาศในอนาคต

การพิมพ์ขึ้นรูป 3 มิติ เป็นเทคโนโลยีใหม่ ที่นอกจากจะใช้เทคโนโลยีชั้นสูงที่มีความแม่นยำก่อให้เกิด ตำหนิน้อย แล้วยังศักยภาพในการนำมาประกอบกับชิ้นส่วนให้มีความติดแน่นกันพอดี และกำลังเป็นที่ต้องการ ของอุตสาหกรรมที่ต้องการอุปกรณ์ประเภทแม่นยำและเที่ยงตรง (Precision and Accuracy) อีกหน่อย อาจมี เซียนพระหัวใสหันมาทำพิมพ์นิยมโดยใช้เทคโนโลยีนี้ และฝากไปปลุกเสกกันในอวกาศ รับพลังสุริยะและ พลังจักรวาลกลายเป็น มวลสารพิเศษมหานวโลหะกลับมาให้นักสะสมได้ตื่นเต้นอยากได้อยากมีไว้ครอบครองกัน


ที่มา:
3D printing in space: The next revolution?, Lucie Gaget วันที่ 29 พ.ย. 2560
Link: https://www.sculpteo.com/blog/2017/11/29/3d-printing-in-space-the-new-revolution/

Humanity’s Biggest Machines will be built in Space, Avery Thompson, วันที่ 16 ก.พ. 2561
Link: https://www.popularmechanics.com/space/satellites/a16867551/machines-built-in-space/

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *