Команда проекта «Микотектура» из Исследовательского центра Эймса разрабатывает технологии, которые позволят «выращивать» среды обитания на Луне, Марсе и за их пределами, используя грибы и подземные нити, составляющие основную часть грибов, известные как мицелий. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли провели успешные испытания микрогравитационного 3D-принтера нового поколения SpaceCAL. Ученые Технологического института Джорджии представили эковоксели — модульные, реконфигурируемые строительные блоки, которые можно использовать как для строительства на Земле, так и для создания жилых и рабочих пространств в условиях космоса. В рамках инициативы Европейского космического агентства «First!» компания CompPair в сотрудничестве с Com&Sens и CSEM разработала новый самоконтролирующийся и самовосстанавливающийся композитный материал из углеродного волокна.
В то время как NASA готовится к длительным миссиям на Луну и Марс ради всеобщего блага, концепция выращивания среды обитания может помочь «выращивать» дома с помощью грибов для будущих исследователей.
Группа исследователей из Исследовательского центра Эймса NASA в Кремниевой долине, Калифорния, получит новое финансирование в рамках программы NASA «Инновационные передовые концепции» (NIAC) для дальнейшего развития своих исследований среды обитания, сообщает пресс-служба НАСА.
Грант NIAC III фазы предоставит 2 миллиона долларов в течение двух лет на продолжение технологической разработки проекта Mycotecture Off Planet в рамках подготовки к потенциальной будущей демонстрационной миссии. Работу возглавляет Линн Ротшильд, старший научный сотрудник NASA Ames.
«НАСА готовится к более глубоким, чем когда-либо прежде, исследованиям космоса, и для этого потребуются новые научные и технологические достижения, которых ещё не существует», — заявил администратор НАСА Билл Нельсон. «Команда космических технологий НАСА и программа NIAC открывают передовые идеи — идеи, которые делают невозможное возможным. Это новое исследование — важный этап в нашей программе «Артемида», поскольку мы готовимся вернуться на Луну, чтобы жить, учиться, изобретать и творить, а затем отправиться на Марс и дальше».
Некоторые среды обитания, такие как посадочные модули и марсоходы, будут доставлены на поверхности планет. Однако команда проекта «Микотектура» разрабатывает технологии, которые позволят «выращивать» среды обитания на Луне, Марсе и за их пределами, используя грибы и подземные нити, составляющие основную часть грибов, известные как мицелий. Благодаря этой разработке исследователи смогут путешествовать с компактной средой обитания, построенной из лёгкого материала, содержащего спящие грибы. Добавляя воду, грибы потенциально могут разрастаться вокруг этой конструкции, превращаясь в полноценную среду обитания человека, при этом обеспечивая безопасную изоляцию, предотвращающую загрязнение окружающей среды.
Кирпичи, изготовленные из мицелия, садовых отходов и древесной щепы в рамках проекта микоархитектуры. Аналогичные материалы могут быть использованы для строительства жилищ на Луне или Марсе. NASA
«Мы стремимся развивать технологии для перевозки наших астронавтов, размещения наших исследователей и содействия проведению ценных исследований», — заявил Уолт Энгелунд, заместитель администратора программ Управления космических технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Мы инвестируем в эти технологии на протяжении всего их жизненного цикла, осознавая их потенциал для достижения наших целей, принося пользу промышленности, нашему агентству и всему человечеству».
Проект «Микотектура» может позволить создать новый многоцелевой материал для строительства в космосе, что позволит снизить массу и сэкономить ресурсы для решения дополнительных приоритетных задач миссии. Концептуальная обоснованность этой технологии была подтверждена полученными ранее грантами NIAC. Команда создала несколько комбинаций биокомпозитов на основе грибов, изготовила прототипы, протестировала материалы в планетарном симуляторе, оценила усовершенствования, включая включение радиационной защиты, и разработала подробные проекты лунных жилищ на основе мицелия. Этот проект может применяться не только на Земле, но и в других мирах. Мицелий может быть использован для фильтрации воды и систем извлечения минералов из сточных вод.
Смотрите также... |
«Mycotecture Off Planet служит примером того, как передовые концепции могут изменить наше представление о будущих исследовательских миссиях», — сказал Джон Нельсон, руководитель программы NIAC. «По мере того, как NASA вступает в новую эру освоения космоса, NIAC помогает агентству заложить необходимую основу для воплощения инновационных идей в жизнь».
Работа в рамках гранта третьей фазы позволит исследовательской группе оптимизировать свойства материала. Это также позволит группе перейти к испытаниям на низкой околоземной орбите. В будущем этот проект может быть использован в коммерческих космических станциях или в миссиях на Луну с конечной целью использования на Марсе.
Программа NASA Innovative Advanced Concepts поддерживает перспективные исследовательские идеи на ранних стадиях развития, проходя через несколько последовательных этапов исследований. В январе 2024 года NASA объявило о 19 отборах заявок для этапов I и II. Деятельность NIAC финансируется Управлением космических технологий NASA, которое отвечает за разработку новых сквозных технологий и возможностей, необходимых агентству для реализации текущих и будущих миссий.
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли провели успешные испытания микрогравитационного 3D-принтера нового поколения SpaceCAL. Испытания проводились в рамках пилотируемой суборбитальной космической миссии Virgin Galactic 07, стартовавшей 8 июня 2024 года.
В ходе 140-секундного пробного запуска SpaceCAL 3D напечатал четыре объекта из жидкого пластика PEGDA. Среди них были модели космических челноков и небольшие буксиры под названием «Benchys», которые традиционно используются в качестве эталонов (отсюда и название) для оценки качества и производительности принтера.
«SpaceCAL хорошо показал себя в условиях микрогравитации в ходе предыдущих испытаний на параболических траекториях, но ему ещё многое предстояло доказать», — заявил Тейлор Уодделл, аспирант и один из исследователей проекта. «Эта последняя миссия, финансируемая программой NASA Flight Opportunities при поддержке Berkeley Engineering и Космического центра Беркли, позволила нам подтвердить готовность этой технологии 3D-печати к использованию в космосе».
Технологии 3D-печати за последнее десятилетие пережили стремительный рост, навсегда изменив производство. Ранние модели печатались преимущественно с использованием 3D-пикселей, называемых вокселями, которые очень тщательно — точка за точкой, слой за слоем — выстраивались в трёхмерную структуру. За последние пять лет учёные значительно усовершенствовали возможности этой технологии, создавая всё более сложные и креативные 3D-детали из самых разных материалов: от металлов до биоматериалов.
Наземная версия SpaceCAL, называемая просто «компьютерной аксиальной литографией» (отсюда и название CAL), была разработана Хейденом Тейлором и его группой в Беркли в 2017 году. Целью учёных было восполнить нехватку технологий 3D-печати, способных печатать сложные, индивидуально заданные 3D-геометрические объекты за один этап.
Вместо того чтобы строить структуры снизу вверх, CAL использовала свет для запуска химического отверждения проецируемых узоров в светочувствительной смоле, «таким образом, за одну единичную операцию с одним этапом разработки создается трехмерная деталь произвольной, определяемой пользователем геометрии».
3D-принтер SpaceCAL на борту VSS Unity, запуск которого состоялся 8 июня 2024 года. Virgin Galactic
Отверждение конструкции происходит в результате реакции полимеризации, в ходе которой химические строительные блоки, находящиеся в смоле, под воздействием света соединяются в цепочку, или полимер, что приводит к точному и быстрому формированию сложных трехмерных структур высокого разрешения.
CAL (и SpaceCAL) могут создавать сложные детали всего за 20 секунд — значительное улучшение по сравнению с принтерами, которым обычно требуются часы для создания аналогичных объектов. Команда также продемонстрировала универсальность системы, успешно выполнив печать более чем 60 различными материалами, такими как силиконы, стеклокомпозиты и различные биоматериалы, говорится в пресс-релизе.
Способность CAL и SpaceCAL эффективно работать в условиях микрогравитации, где многие другие 3D-принтеры сталкиваются с трудностями, делает их особенно перспективными для применения в космических исследованиях. Более того, условия низкой гравитации могут дать 3D-печати преимущество, поскольку отсутствие гравитации минимизирует проблемы, связанные с текучестью и усадкой материала, улучшает некоторые свойства материала и может расширить возможности проектирования.
«С помощью CAL мы смогли продемонстрировать — сначала в тех первых миссиях в невесомости, а теперь и в этом космическом полете — что мы можем печатать детали в условиях микрогравитации, что невозможно на Земле», — сказал Уодделл.
Эти разработки весьма интересны, поскольку 3D-печать, вероятно, станет неотъемлемой частью предстоящих космических миссий. НАСА и Европейское космическое агентство уже начали продвигать планы по использованию 3D-печати на Луне и Международной космической станции.
«Вы можете уменьшить эту массу, ускорить эти миссии и снизить риск, взяв с собой производственные технологии», — сказал Уодделл.
Это может предоставить астронавтам возможность самостоятельно производить строительные материалы, инструменты, медицинское оборудование и запасные части прямо на месте. «Если ваш космический корабль сломается, вы сможете напечатать уплотнительные кольца, механические крепления или даже инструменты», — сказал Уодделл.
Благодаря достижениям в области 3D-биопечати это может также означать замену органов или тканей. «CAL также способен восстановить экипаж», — добавил Уодделл. «Мы можем печатать зубные протезы, кожные трансплантаты или линзы, а также персонализированные предметы первой необходимости для астронавтов, что также очень важно в таких миссиях».
Но объекты, напечатанные на 3D-принтере в космосе, всё ещё могут попасть на нашу планету и служить людям, живущим на Земле. «Долгосрочная цель — печатать органы в космосе с помощью CAL, а затем доставлять их обратно на Землю», — сказал Уодделл.
«Эти эксперименты действительно направлены на развитие технологий ради всеобщего блага», — продолжил он. «Хотя это и для космоса, всегда есть множество способов принести пользу людям здесь, на Земле».
В последние десятилетия строительная отрасль, отвечающая за значительную часть мировых выбросов углерода, столкнулась с жесткими требованиями по снижению экологического воздействия. Проблемы, связанные с традиционными строительными материалами, такими как цемент и бетон, которые составляют основу большинства современных конструкций, требуют поиска инновационных решений, способных минимизировать углеродный след и ускорить переход к более устойчивым методам строительства.
Именно на это и направлена работа исследователей из Технологического института Джорджии, которые предложили новый подход, соединяющий устойчивость и модульность.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Matter в апреле 2025 года, ученые представили эковоксели — модульные, реконфигурируемые строительные блоки, которые можно использовать как для строительства на Земле, так и для создания жилых и рабочих пространств в условиях космоса. Эти блоки, по утверждению разработчиков, могут снизить выбросы углерода на 40% по сравнению с традиционными строительными материалами.
Эковоксели, сокращение от eco-friendly voxels (экологически чистые воксели), представляют собой трехмерный эквивалент пикселей и изготавливаются из политриметилентерефталата (PTT) — частично биополимера, получаемого из кукурузного сахара, и армированы переработанными углеродными волокнами из аэрокосмических отходов. Эти материалы, с одной стороны, уменьшают воздействие на окружающую среду, а с другой — предоставляют большую гибкость в процессе строительства, так как блоки можно легко собирать в крупные конструкции, а затем разбирать и перестраивать без образования отходов. Это открывает возможности для создания адаптируемых и устойчивых архитектурных решений, которые могут эффективно решать проблемы доступности жилья, особенно в условиях повышенных рисков от природных катастроф.
Эковоксели. Технологический институт Джорджии
По словам Христоса Атанасиу, одного из авторов исследования, использование эковокселей — это результат синергии знаний в области строительной механики и механического проектирования с принципами устойчивости. Команда провела серию испытаний, в ходе которых блоки показали отличные характеристики. Они выдерживали нагрузки, характерные для стандартных строительных конструкций, и при этом сохраняли высокую степень адаптивности: изменение формы блоков позволило им быть использованными в самых разных строительных ситуациях — от несущих стен до компонентов самолетов.
Сравнение эковокселей с другими альтернативами, такими как 3D-печатный бетон и перекрестно-клееная древесина (CLT), показало, что эковоксели обеспечивают значительные экологические преимущества. Они имеют углеродный след на 30% ниже, чем бетон, и на 20% ниже, чем CLT. Это делает их перспективным вариантом для устойчивого строительства, обеспечивающим одновременно высокую производительность и минимальное воздействие на экологию. Блоки могут быть использованы не только для строительства жилых домов, но и для создания аварийных убежищ, где важны скорость возведения и экологическая безопасность.
Интересно, что эковоксели могут найти применение не только в строительстве на Земле. Их легкость, быстрая сборка и возможность использования местных материалов делают их идеальными кандидатами для строительства в условиях, где традиционные методы невозможны, например, на Луне или Марсе. В условиях космоса, где каждый лишний килограмм имеет значение, такая технология позволяет создать быстро возводимые и устойчивые конструкции, которые могут использоваться для строительства убежищ для будущих марсианских или лунных миссий. Атанасиу подчеркивает, что это открывает новые горизонты для освоения внеземных территорий, где важна каждая деталь и скорость строительства.
Будущее, которое рисуют исследователи, заключается в создании среды, которая не только минимизирует вред для окружающей среды, но и способствует ее сохранению. Эковоксели, с их высокой адаптируемостью и устойчивостью, могут стать не только ответом на растущий кризис доступности жилья на Земле, но и важным шагом в направлении устойчивого строительства за пределами нашей планеты.
Российские ученые создали самозаживляющиеся солнечные батареи для космоса. Ученые РАН создали надежные солнечные батареи для космоса, «самозаживляющиеся» после действия излучения радиационного фона, заявил президент РАН Геннадий Красников во вторник на встрече с президентом РФ Владимиром Путиным.
«У нас увеличивается группировка в космосе. Там нужна энергетика, обычно используют кремниевые батареи… они дорогие, но самое главное — они деградируют под действием излучения радиационного фона. Солнечные батареи, во-первых, дешевле, во-вторых, имеют такую же эффективность, как кремниевые, там 27%. Но самое главное, что там сделаны самозаживления, такой отработанный механизм, который заживляет полученные дефекты от радиации. Более чем в 100 раз они надежнее», — сказал Красников.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
В рамках инициативы Европейского космического агентства «First!» компания CompPair в сотрудничестве с Com&Sens и CSEM разработала новый самоконтролирующийся и самовосстанавливающийся композитный материал из углеродного волокна. В рамках проекта «Кассандра» было показано, что материалы Healtech можно нагревать на месте для устранения трещин, которые могут образоваться во время эксплуатации. Эта технология идеально подходит для многоразовых элементов космического транспорта.
Благодаря передовым композитным технологиям, в скором времени может стать возможным создание самовосстанавливающихся конструкций космических аппаратов. Швейцарские компании CompPair и CSEM совместно с бельгийской компанией Com&Sens объединили усилия с Европейским космическим агентством (ESA) для модификации своего самовосстанавливающегося изделия из углеродного волокна для использования в космических перевозках, сообщает пресс-служба ЕКА.
Демонстрационная панель Cassandra в лаборатории. ESA
Проект «Кассандра» (условное сокращение от Composite Autonomous SenSing AnD RepAir) включает в себя датчики и нагревательный элемент, встроенные в композитный углеродный материал, что позволяет космическим аппаратам автономно восстанавливать повреждения на начальных стадиях.
Кассандра является участницей инициативы ЕКА «Исследования будущих инноваций в космическом транспорте» (FIRST!), которая занимается поиском и тестированием инновационных технологий, способных принести пользу европейскому космическому транспорту.
Диаграмма-демонстратор Кассандры. ESA
Композитные материалы, такие как полимеры, армированные углеродным волокном, все чаще используются в конструкциях космических аппаратов. Они состоят из полимерной матрицы, армированной слоями углеродного или стекловолокна. Это создает прочный и легкий материал, устойчивый к коррозии. Однако композитные материалы также чувствительны к повреждениям – особенно если они будут многократно летать в космос и обратно – и небольшие трещины со временем могут увеличиваться. Ремонт может быть дорогостоящим и трудоемким, а также может ослабить структурную целостность.
Учитывая это, компания CompPair разработала «HealTech» — композитный материал, способный к «самовосстановлению». При нагревании материала активируется находящийся внутри восстанавливающий агент, который растекается, устраняя повреждения, вызванные ударами или напряжением.
Прототип композитной конструкции был создан путем интеграции сети волоконно-оптических датчиков в волокна, пропитанные смолой, разработанные компанией HealTech. Датчики точно определяют любые повреждения конструкции. После обнаружения материал нагревается до 100–140 °C через встроенные алюминиевые сетки, напечатанные на 3D-принтере.
Инфракрасные изображения процесса восстановления Cassandra на тестовом образце при нагревании. ESA
Были проведены испытания различных образцов материала размером от 2х10 см до 40х40 см. Испытания были сосредоточены на эффективности мониторинга повреждений материала, равномерном нагреве и способности к самовосстановлению. Кроме того, были проведены испытания на термоудар для контроля реакции материала на типичные условия криогенной камеры.
Следующий этап испытаний будет включать в себя адаптацию материала к более крупным формам, таким как целый криогенный топливный бак.
Этот материал может сократить количество отходов, образующихся в результате космических миссий, и идеально подходит для многоразовых ракет-носителей. «Внедрение этой технологии в наши системы может принести огромную пользу космическим перевозкам, — говорит Бернар Декотиньи из ЕКА, — это поможет разработать многоразовую космическую инфраструктуру и снизить затраты на миссии. Это действительно доказывает, на что способны европейские инновации в космическом секторе».
Тестовая панель Кассандры. ESA
Технический директор CompPair Робин Тригейра заявил: «Я в восторге от преимуществ в плане автономности и долговечности, которые мы можем обеспечить для будущих космических аппаратов и ракет-носителей, сокращая разрыв между научной фантастикой и реальностью! Этот проект — важный шаг для CompPair в космическом секторе. HealTech открывает беспрецедентные технологические возможности для мониторинга и управления состоянием композитных материалов, наглядно демонстрируя возможности, которые предоставляют самовосстанавливающиеся композиты для повышения экономической эффективности многоразовых космических конструкций».
Руководитель отдела исследований и разработок компании CompPair, Сесилия Скаццоли, поясняет: «Я очень рада, что мы продемонстрировали, что композиты HealTech с системами мониторинга состояния и нагрева обладают автономным обнаружением и восстановлением повреждений, а также высокой устойчивостью к микротрещинам. Это делает их подходящими для сложных требований, предъявляемых к топливным бакам и многоразовым космическим конструкциям, и открывает путь к созданию более легких и простых в обслуживании компонентов космических аппаратов».
На этой фотографии от 20 октября 2025 года крошечные шарикоподшипники окружают более крупный центральный подшипник во время эксперимента с частицами жидкости, проводимого внутри научного перчаточного бокса для работы в условиях микрогравитации (MSG) на борту лабораторного модуля Destiny Международной космической станции. Контейнер, установленный в MSG и заполненный вязкой жидкостью и внедренными частицами, подвергается колебаниям частоты для наблюдения за тем, как частицы группируются и образуют более крупные структуры в условиях микрогравитации. Результаты этого исследования могут способствовать разработке методов тушения пожаров, снижению уровня лунной пыли и улучшению роста растений в космосе. На Земле полученные данные могут помочь в понимании распространения пыльцы, цветения водорослей, загрязнения пластиком и переноса морской соли во время штормов. Помимо выявления потенциальных преимуществ на Земле, исследования, проводимые на борту космической станции, помогают в разработке долгосрочных миссий, таких как «Артемида», и будущих пилотируемых экспедиций на Марс. NASA/Зена Кардман
С 2000 года НАСА и его партнеры используют орбитальную лабораторию для проведения новаторских исследований и сотрудничества в целях продвижения освоения человеком глубин нашей Солнечной системы. Исследования на борту космической станции помогли заложить основу для систем жизнеобеспечения и безопасности космического корабля «Орион», который доставит четырех астронавтов вокруг Луны во время миссии «Артемида II». Эти системы включают в себя оборудование для измерения радиации, системы удаления углекислого газа, портативный огнетушитель на водной основе, аварийные противопожарные маски, туалет, теплообменник и резервную аварийную навигационную систему.
Астронавт НАСА Джонни Ким фотографирует земные достопримечательности с купола Международной космической станции. НАСА.
Программа «Артемида II» также включает в себя ряд научных задач, многие из которых основаны на исследованиях и методах, разработанных на борту космической станции. Одним из примеров является эксперимент «Стандартные показатели космического полета» , в рамках которого отслеживаются психологические и физиологические данные. Это исследование будет направлено на сбор информации об астронавтах за пределами низкой околоземной орбиты, что позволит углубить наше понимание того, как организм адаптируется к жизни и работе вдали от Земли.
В экспериментах с использованием органных чипов применяются небольшие устройства, содержащие клетки, для моделирования реакции тканей и органов на стрессовые факторы космического пространства и терапевтические методы лечения. Эти устройства и связанное с ними оборудование использовались в нескольких экспериментах на борту космической станции и продолжат свою работу в лунной среде для изучения влияния стрессовых факторов дальнего космоса на здоровье человека с использованием клеток астронавтов миссии «Артемида II». Исследования с использованием органных чипов могут быть использованы для разработки улучшенных методов профилактики и персонализированного лечения для людей на Земле и в космосе.
(Слева направо) Андреас Могенсен из ЕКА (Европейского космического агентства); Лорал О’Хара и Жасмин Могбели, оба из НАСА; и Сатоши Фурукава из JAXA (Японского агентства аэрокосмических исследований), демонстрирующие активные дозиметры для экипажа, используемые для мониторинга радиации. НАСА
Методы, доказанные посредством наблюдения за Землей, проводимые экипажем на борту космической станции, дополняют наблюдения за Луной, проводимые экипажем в рамках программы Artemis II и для получения изображений Луны с помощью портативных устройств. Экипаж будет анализировать и фотографировать геологические особенности обратной стороны Луны, предоставляя критически важную информацию для исследования поверхности в рамках программы Artemis III. Разработанные на основе наблюдений за Землей методики, включая планирование целей, программное обеспечение для визуализации и скрипты, были адаптированы для наблюдений за Луной, что позволило сформировать оперативный план и подготовиться к будущим исследовательским миссиям.
Небольшие, экономичные спутники, называемые кубсатами, запускаются с космической станции и других космических аппаратов для тестирования новых технологий и проведения научных исследований на низкой околоземной орбите. Опираясь на этот успех, НАСА сотрудничает с международными агентствами для запуска кубсатов на борту миссии Artemis II для демонстрации технологий и исследований на высокой околоземной орбите.
На составном изображении показана Международная космическая станция во время прохождения над Луной. НАСА/Джоэл Ковски
Космическая станция остается важнейшим полигоном для оптимизации средств связи, робототехники и других технологий для миссий на Луну и Марс. Исследователи также изучают влияние космических полетов на людей, разрабатывают инструменты для мониторинга здоровья экипажа и улучшают рост растений для обеспечения безопасности и благополучия астронавтов.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
