Av alle underverkene som er avbildet i science fiction-bøker og filmer, er noe av det mest spennende maskinen som lager alt du trenger eller ønsker. Bare skriv inn en detaljert plan, eller trykk på knappen for elementer som er programmert inn i maskinen - ringer, vrir seg, maskinen brummer og dukker ut det du ba om. Teknologi gir oss Aladdins lampe. En hendig enhet som vil finne mange bruksområder.
Vi er ikke helt der ennå, men det finnes allerede grove versjoner av slike forestilte maskiner. Disse maskinene kalles “quick prototype” generatorer eller tredimensjonale skrivere. De tar digitalisert informasjon om dimensjonene og formen til et objekt og bruker disse dataene til å kontrollere en fabrikator som skaper gjenstanden på nytt ved hjelp av en rekke forskjellige materialer. Vanligvis bruker disse maskinene enkle å forme plast og epoksyharpikser, men i prinsippet kan ethvert materiale brukes til å lage praktisk talt ethvert objekt.
Hva er relevant for denne teknologien for romfart og for månen? Et av hovedobjektene med månens retur er å lære hvordan man bruker månens materiale og energiressurser til å skape nye evner. Til dags dato har vi fokusert på enkle råvarer som bulk regolit (jord) og vannet som finnes ved stolpene. Det er fornuftig å begynne å begrense våre ressursutnyttelsesambisjoner til enkle materialer som er både nyttige og relativt massive, som for tiden har transportørkostnadene for drapsmenn når de leveres fra Jorden. Bulk regolit har mange forskjellige bruksområder, for eksempel avskjerming (f.eks. Eksplosjonssperre av rakett) samt råstoff for enkle overflatestrukturer.
Når vi først er på månen og har møtt livets grunnleggende nødvendigheter, kan vi imidlertid begynne å eksperimentere med å lage og bruke mer komplekse produkter. Faktisk vil innbyggerne i Månen begynne å lage mer kompliserte deler og gjenstander fra det de finner rundt dem, rett utenfor døren. Teknikkene til tredimensjonal utskrift vil tillate oss å oppdage hva som gjør livet utenfor planeten enklere og mer produktivt. Vi vil eksperimentere ved å bruke de lokale materialene til å vedlikeholde og reparere utstyr, bygge nye strukturer og til slutt begynne produksjon utenfor planeten.
I de tidlige stadiene av måneforhold vil materiale og utstyr bli brakt fra Jorden. Ved fortsatt bruk, spesielt i det tøffe månematerialet, vil det oppstå sammenbrudd. Selv om vi i utgangspunktet vil bruke reservedeler fra Jorden, for enkle ukompliserte strukturer som er nødvendige raskt, kan en tredimensjonal skriver lage erstatningsdeler ved å bruke lokale ressursmaterialer som finnes i nærheten av utposten. De fleste eksisterende 3D-skrivere på jorden bruker plast og beslektede materialer (som er komplekse karbonbaserte forbindelser, hovedsakelig avledet fra petroleum), men i noen prosesser har man brukt betong, som kan lages på månen fra siktet regolit og vann. I tillegg vet vi også at regolit kan smeltes sammen til keramikk ved hjelp av mikrobølger, så raske prototyperingsaktiviteter på Månen til slutt kan oppleve at delvis smelting av partikler i glass er en annen måte å lage nyttige gjenstander på.
Måneflaten er en god kilde til materiale og energi som er nyttig for å skape et bredt utvalg av gjenstander. Jeg nevnte enkle keramiske stoffer og tilslag, men i tillegg er en rekke metaller (inkludert jern, aluminium og titan) tilgjengelig på månen. Det er rikelig med silisium for å lage elektroniske komponenter og solceller på Månen. Design for robotrover som bokstavelig talt smelter sammen den øvre overflaten av månens regolit til elektrisitetsproduserende solceller, er allerede blitt forestilt og prototypet. Vi kan sette ut solenergijobber til månen!
Denne tekniske utviklingen fører til overveldende muligheter. Tilbake på 1940-tallet forestilte matematikeren John von Neumann seg hva han kalte “selvreplikerende automat”, små maskiner som kunne behandle informasjon for å reprodusere seg med eksponentielle priser. Interessant nok tenkte von Neumann selv på ideen om å bruke slike automater i rommet, der både energi og materialer (ganske bokstavelig talt) er ubegrensede. En maskin som inneholder informasjonen og evnen til å reprodusere seg selv, kan til syvende og sist være verktøyet menneskeheten trenger for å ”erobre” rommet. Horder med reproduserende roboter kan forberede en planet for kolonisering, samt gi trygge havner og naturtyper.
Vi kan eksperimentere på Månen med selvreplikerende maskiner fordi den inneholder nødvendige materialer og energiressurser. Selvfølgelig, på kort sikt, vil vi ganske enkelt bruke denne nye teknologien til å lage reservedeler og kanskje enkle gjenstander som vi synes tjener våre umiddelbare og utilitaristiske behov. Men ting som dette har en vane å utvikle seg langt utover den første planlagte bruken, og ofte i retninger som vi ikke forventer; vi er ikke smarte nok til å forestille oss hva vi ikke vet. Teknologien til tredimensjonal utskrift vil gjøre månens bolig - vår nærmeste nabo i verdensrommet - enklere og mer produktiv. Selv nå har kreative tidligere NASA-arbeidere funnet en måte å få denne teknologien til å lønne seg. I fremtiden kan kanskje deres talenter brukes til å gjøre Månen til et annet hjem for menneskeheten.
Merk: Bildet i begynnelsen av dette innlegget er en modell av den nordlige månepolen, laget ved hjelp av en tredimensjonal skriver og LRO-laser-altimetri-data av Howard Fink fra New York University. Skalaen til modellen er omtrent 30 cm på tvers.
