Entre los más de 3.600 kg (8.000 lb) de carga que despegaron desde Cabo Cañaveral el 30 de enero con destino a la Estación Espacial Internacional, se encontraban dos primicias: la primera impresora 3D de metal del mundo diseñada especialmente para su uso en órbita y la primera robot quirúrgico miniaturizado que será enviado a la estación.
Primera impresora 3D de metal para el espacio: haciendo la vida más fácil a los astronautas
Desarrollada por Airbus para la Agencia Espacial Europea (ESA), la primera impresora 3D de metal diseñada para su uso en el espacio pronto será probada en el módulo de laboratorio Columbus a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS).
Además de las impresoras 3D de plástico que ya están a bordo de la ISS, que los astronautas utilizan para reemplazar o reparar piezas de plástico, se prevé que la impresora de metal fabrique artículos y piezas que deben fabricarse con algo más resistente.
«La impresora 3D de metal aportará nuevas capacidades de fabricación en órbita, incluida la posibilidad de producir piezas estructurales que soporten cargas y que sean más resistentes que un equivalente de plástico», afirmó Gwenaëlle Aridon, ingeniera principal de Airbus Space Assembly. “Los astronautas podrán fabricar directamente herramientas como llaves o interfaces de montaje que podrían conectar varias piezas entre sí. La flexibilidad y la rápida disponibilidad de la impresión 3D mejorarán enormemente la autonomía de los astronautas”.
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Sus creadores tuvieron que superar varios obstáculos para llevar la impresora de metal al espacio, que se ubicará dentro de una caja de metal sellada, similar a una caja fuerte.
«El primer desafío con este demostrador de tecnología fue el tamaño», dijo Sébastien Girault, ingeniero de sistemas de impresoras 3D de metal en Airbus. En la Tierra, las impresoras 3D de metal actuales se instalan en una superficie mínima de 10 metros cuadrados. [108-sq-ft] laboratorio. Para crear el prototipo de la ISS, tuvimos que reducir la impresora al tamaño de una lavadora”.
Luego está la cuestión de la seguridad y la protección de la ISS del láser de la impresora y el calor que genera. En comparación con el punto de fusión del plástico, que ronda los 200 °C (392 °F), el punto de fusión de las aleaciones metálicas compatibles con el proceso de impresión puede superar los 1200 °C o 2192 °F. Y, ya sea que se utilice plástico o metal, los vapores emitidos deben capturarse y filtrarse dentro de la máquina para que no contaminen el aire.
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«La seguridad y la contaminación son factores clave para nosotros, no sólo para la ISS, sino también para el uso futuro en la Luna», dijo Aridon.
La impresión 3D de metal en la estación espacial ayudará a los científicos a comprender si la impresión en órbita afecta la calidad, lo que nos acercará un paso más a la preparación de las tecnologías necesarias para establecer una presencia sostenida en la Luna.
«Aumentar el nivel de madurez y automatización de la fabricación aditiva en el espacio podría cambiar las reglas del juego para sustentar la vida más allá de la Tierra», dijo Aridon. “Si pensamos más allá de la ISS, las aplicaciones podrían ser sorprendentes. Imagine una impresora de metal usando regolito transformado. [moondust] ¡O materiales reciclados para construir una base lunar!
El primer robot quirúrgico de la ISS: mejorando el acceso a la salud en el espacio y en la Tierra
La versión espacial del ‘asistente robótico in vivo miniaturizado’, o spaceMIRA, destinada a la ISS ayudará a identificar los próximos pasos en la creación de tecnologías quirúrgicas adecuadas para viajes espaciales de larga distancia. Pero también tiene implicaciones importantes aquí en la Tierra.
«Si bien es emocionante pensar en los viajes espaciales, también existe una necesidad inmediata en la Tierra de ayudar a los pacientes a obtener la atención que necesitan», dijo Shane Farritor, profesor de ingeniería en la Universidad de Nebraska-Lincoln y director de tecnología de Virtual Incision. una nueva empresa que cofundó para llevar MIRA al mercado comercial.
Farritor se refiere a la necesidad inmediata de garantizar el acceso a los cirujanos, particularmente en áreas rurales y remotas, incluidos los campos de batalla militares, donde puede que no haya médicos disponibles.
Craig Chandler/Universidad de Nebraska-Lincoln/Universidad de Comunicación y Marketing
«La cirugía remota tiene el potencial de abordar estos problemas para que los pacientes puedan obtener la atención médica que necesitan», dijo.
En las próximas semanas, spaceMIRA será guiado remotamente por un cirujano en Lincoln, Nebraska, y utilizará ambas «manos» para realizar un procedimiento quirúrgico simulado. Trabajando desde dentro de un casillero del tamaño de un horno de microondas, el brazo izquierdo del robot agarrará mientras el derecho cortará, de manera muy similar a un cirujano humano que realiza una disección de tejido en un quirófano.
«El abordaje a dos manos es fundamental en los procedimientos quirúrgicos porque la tensión local es clave para determinar los lugares ideales para resecar y cortar de la manera deseada», dijo Farritor.
Craig Chandler/Universidad de Nebraska-Lincoln/Universidad de Comunicación y Marketing
spaceMIRA fue diseñado originalmente para realizar tareas similares a las de una cirugía de forma autónoma, por lo que el elemento de control remoto desde tierra añade una capa adicional de dificultad. De todos los problemas potenciales que enfrenta el robot, la latencia (el retraso en una señal que viaja desde la Tierra a la ISS y viceversa) es el mayor. Después de todo, la señal debe viajar alrededor de 250 millas (402 km) en un sentido.
«Hay muchos obstáculos», dijo Farritor. «Como hemos aprendido recientemente, puede ser difícil hacer que la sala de conferencias Zoom funcione correctamente, y mucho menos esto».
Farritor y su equipo recibirán datos sobre el rendimiento del robot durante las pruebas. spaceMIRA regresará a la Tierra en unos meses. Se espera que la nave espacial Northrop Grumman Cygnus que transporta spaceMIRA y la impresora 3D de metal llegue a la ISS el 1 de febrero.
Fuentes: Aerobús, Universidad de Nebraska-Lincoln
