4 продукта, которые имеет смысл производить на орбите

Космос открыт для бизнеса, и некоторые предприниматели планируют превратить околоземное пространство в производственный центр. Интересных предложений много, но большая часть из них разбивается об одну серьезную проблему: для запуска килограмма материала в космос все еще требуется несколько тысяч долларов.

«Ключевой вопрос заключается в следующем: оправдаются ли расходы на изготовление этих вещей на низкой околоземной орбите?», — говорит Уильям Вагнер, директор Института регенеративной медицины Макгоуэна при Питтсбургском университете, который будет проводить биомедицинские исследования на Международной космической станции.

Вот некоторые предметы, которые через несколько лет вполне могут получить ярлык «сделано в космосе».

Оптоволоконные кабели

Современные оптоволоконные кабели создаются из фторидных стекол ZBLAN, которые имеют широкое окно прозрачности, малый показатель преломления и низкую температуру стеклования. Все это позволяет им на порядок снизить потери сигнала в сравнении с оптоволоконными кабелями, созданными из обычного для нас диоксида кремния.

Но качественные волокна ZBLAN трудно сделать на Земле. Когда расплавленное стекло растягивается в волокна толщиной с леску, а затем охлаждается, внутри него часто образуются крошечные кристаллы, которые могут ослаблять сигналы при передаче. Микрогравитация подавляет образование этих кристаллов, поэтому волокна, сделанные в космосе, смогут переносить больше данных на большие расстояния.

По словам Остина Джордана из компании Made in Space, которая планирует производить такие волокна в космосе для нужд наземных клиентов, возможность передавать больше данных плюс потребность в меньшем количестве ретрансляторов сможет оправдать более высокую цену, например, в случае с трансокеаническими кабелями. «Математика работает. Это окупится и принесет прибыль», — говорит он.

Две другие конкурирующие компании, Fiber Optic Manufacturing in Space и Physical Optics Corp., также планируют производить волокна ZBLAN на низкой околоземной орбите.

Печать органов

Только в России десятки тысяч человек ждут пересадки органов. «К сожалению, большинство ожидающих никогда не дождется свое очереди», — говорит Евгений Боланд, главный научный сотрудник Techshot, который предлагает печатать человеческие сердца в космосе.

Сердце с его четырьмя пустыми камерами и высокоорганизованной мышечной тканью, сделанной из разных типов клеток, практически невозможно напечатать на Земле. Ткани, напечатанные с помощью жидкого биогеля и стволовых клеток человека, разрушаются под воздействием собственного веса. Чтобы избежать этого, ученым приходится добавлять токсичные химические вещества или соединительные материалы.

Печать сердца и других органов в условиях микрогравитации может быть выполнена только с использованием чистого биогеля. «Цилиндрическая форма, выдавленная из сопла, сохраняется в условиях микрогравитации, поэтому вы можете построить более хрупкую 3D-структуру, которая позволит клеткам в геле создавать свою собственную матрицу и укреплять ее», — говорит Вагнер. К тому же, по словам Боланда, напечатанные в космосе слои сливаются вместе, не образуя борозд, видимых в конструкциях, напечатанных на Земле.

Компания Techshot, базирующаяся в Гринвилле, штат Индиана, сотрудничает с производителем 3D-биопринтеров nScrypt. Их первый совместный биопринтер отправился на МКС еще в июле, но небольшой кусочек сердечной мышцы, который он напечатал, не пережил повторного входа в атмосферу. Следующая миссия, начатая в ноябре, должна позволить создавать более толстую ткань, которую можно будет проверить на Земле, когда она вернется в январе следующего года.

Металлические сплавы

Космическое пространство — идеальное место для изготовления металлических сплавов. Микрогравитация позволяет металлам и другим элементам смешиваться более равномерно.

Магниевые сплавы для медицинских имплантатов обладают особенно высоким потенциалом. При половине веса титановых сплавов магниевые сплавы более точно соответствуют плотности и прочности кости, и к тому же они безвредно разлагаются в организме, говорит профессор биоинженерии Питтсбургского университета Прашант Кумта, который сотрудничает с Techshot для производства своих запатентованных сплавов в высокотемпературной печи на МКС.

Изготовление этих сплавов включает в себя плавление высокореакционноспособного магния с другими элементами, такими как кальций и цинк, после чего поддержание расплавленных материалов в вакууме в течение длительного времени, чтобы элементы смешались равномерно, и, наконец, медленное охлаждение получившегося сплава.

На Земле примеси оседают на дно, а верхний слой окисляется, образуя непригодную для использования пленку. И то и другое приходится выбрасывать. Даже пригодный для использования средний слой имеет поры и карманы из несмешанных элементов, поэтому его приходится дополнительно обрабатывать, чтобы получить качественный материал. Ни одна из этих проблем не возникает, когда сплавы производятся в условиях микрогравитации.

Искусственное мясо

То, что Techshot и nScrypt хотят сделать с человеческими органами, израильский продовольственный стартап Aleph Farms планирует сделать с мясом. Эта молодая компания из Реховота занимается производством бифштексов, которые на вкус и внешний вид выглядят как настоящие. «В то время как другие компании используют только мышечные клетки, мы также выращиваем соединительную ткань, кровеносные сосуды и жировые клетки, что позволяет нам добиться максимального сходства с оригиналом», — говорит Йоав Рейслер, менеджер по внешним связям в компании.

В сентябре Aleph Farms объединилась с российской компанией 3D Bioprinting Solutions, чтобы создать первый крошечный кусочек мяса на МКС. Конечно, это не бог весть какой огромный технический прогресс, но развитие этой технологии может помочь накормить космонавтов в длительных полетах, а также будущих космических поселенцев на постоянных базах на Марсе или Луне.