ФОТО: Northrop
Лаборатории, запущенные на ракетах в космос, способны обеспечить сверхвысокую вычислительную мощность при меньших затратах энергии.
Создание компьютерных чипов из материалов, полученных в космосе, может показаться фантастикой, но британская компания надеется сделать это реальностью.
Space Forge планирует отправлять небольшие модули размером со стиральную машину на низкую околоземную орбиту, примерно в 500-800 км над поверхностью Земли, где гравитация низкая, а возможность вернуть материалы на Землю вполне доступна.
Низкая гравитация облегчает процесс изготовления сырья для полупроводниковых компьютерных чипов. Кристаллы, необходимые для производства полупроводниковых чипов, на орбите можно синтезировать с более высокой степенью чистоты.
Джош Вестерн, основатель компании Space Forge, говорит: "Сочетание микрогравитации и вакуума в космосе позволяет создавать невероятно чистые кристаллические структуры. В космосе кристаллы лучше скрепляются и на них образуется меньше загрязнений".
В то время как большинство чипов изготовлены из кремния, Space Forge изучает возможность использования альтернативных материалов, таких как нитрид галлия. В космосе не получится изготовить целый чип, но возможно изготовить необходимые материалы.
Повышенная чистота кристаллов означает, что чипы будут выделять меньше тепла, а это может сэкономить миллионы фунтов стерлингов при эксплуатации. Количество потребляемой энергии может сократиться на 60 %.
По мере того как все большая часть экономики переходит на использование электроэнергии в попытке снизить выбросы углекислого газа, производство высококачественных чипов может принести значительные выгоды.
Вестерн надеется, что технология обеспечит значительную экономию в таких областях, как телефонные вышки 5G, радары и зарядка электромобилей.
"Некоторые чипы в вышке 5G работают с КПД всего около 8%", — говорит он. "Заменив эти чипы на чипы, произведенные в космосе, вы сможете утроить их эффективность".
ФОТО: Northrop
Огромные вычислительные мощности также используются по всему миру: от разработки искусственного интеллекта до прогнозирования погоды и изменений климата, а также проведения фармацевтических исследований.
В прошлом месяце Space Forge со штаб-квартирой в Кардиффе получила награду в размере 499 000 фунтов стерлингов от Министерства обороны в рамках проекта с американской оборонной фирмой Northrop Grumman.
Отправить лабораторию компании в космос можно с помощью ракет, подобных тем, которыми располагает компания SpaceX Илона Маска. По словам Вестерна, после завершения процесса формирования кристаллов модуль будет возвращаться на землю "как Мэри Поппинс" с зонтом для замедления скорости.
Затраты будут значительными, но окончательная цена будет зависеть от сложности материалов для чипов, длительности пребывания модуля в космосе и количества микрочипов, необходимых заказчику.
Для небольших партий "стоимость материалов, которые мы рассматриваем, варьируется от нескольких сотен тысяч долларов за килограмм до нескольких десятков миллионов в зависимости от того, насколько сложная структура вам нужна", — говорит Вестерн.
После изготовления партии чипов в космосе материал можно будет использовать для "запуска" более дешевых производственных процессов на Земле. Это значительно снижает стоимость производства при сохранении большинства преимуществ.
Источник: Northrop
Компания Space Forge не единственная, кто исследует способы производства в космосе.
Калифорнийская компания Varda Space Industries надеется производить фармацевтические препараты в космосе, используя низкую гравитацию. В июне она запустила тестовый аппарат весом 300 кг.
На нем находился мини-завод по производству лекарства от СПИДа под названием "Ритонавир". Цель заключалась в создании более совершенной версии.
По словам Делиана Аспароухова, соучредителя Varda и партнера фонда Founders Fund инвестора из Кремниевой долины Питера Тиля, этот процесс включает в себя "смешивание жидкостей, порошков и жидкостей, их нагревание, охлаждение и перемешивание", что фактически является "миниатюрной кухней по производству лекарств" в космосе.
Отсутствие гравитации означает, что "вы можете нагреть две молекулы, и они останутся на своих местах, а затем соединятся именно так, как вам нужно".
По его словам, это очень важно для производства сложных, дорогостоящих лекарств для онкологических больных и обезболивания.
Уникальность космической среды означает, что можно создавать лекарства с очень хорошими характеристиками. Аспарухов прогнозирует, что продукты, произведенные в космосе, в конечном итоге могут стоить всего 60 долларов за грамм.
Судя по показаниям температуры, отправленным на Землю, процесс на тестовом корабле Varda оказался успешным, хотя окончательный результат исследования станет известен только тогда, когда ученые смогут открыть модуль.
"Мы знаем, что в печи были нужные температуры, но мы не знаем, как выглядит "пирог" внутри. Мы знаем, что в печи были нужные температуры, но мы не знаем, как выглядит "пирог" внутри. Мы знаем, что он, скорее всего, хорошо пропекся, но в конце концов нужно на него посмотреть".
Однако новый метод производства Varda сталкивается с довольно неожиданным препятствием. Для возвращения космического модуля и находящихся на его борту лекарств необходимо разрешение Федерального управления гражданской авиации США и американских ВВС. В начале года компания получила отказ, и модуль остается в космосе.
По словам Аспароухова, работа с целым рядом регулирующих органов оказалась настоящей головной болью.
"Теоретически в Соединенных Штатах все это прописано на бумаге, но на самом деле мы первые, кто проходит через подобный процесс регулирования. И, как оказалось, на этом этапе возникают проблемы".
Компания надеется доставить модуль в начале следующего года, скорее всего, он приземлится в Австралии или Юте, где есть большие пространства необитаемой земли, на которые спутник может безопасно приземлиться.
По словам Томмазо Гидини, главы механического отдела Европейского космического агентства, помимо лекарств и компьютерных чипов, существует масса других возможностей для производства в космосе.
"В прошлом мы оставались в космосе вместе с людьми очень ограниченное количество времени. Теперь это время значительно увеличивается".
Стремление к тому, чтобы люди в конечном итоге попали на Марс, создает возможности для развития производства на Луне, чтобы снабжать миссии на этом пути. Если люди все-таки доберутся до Марса, им также нужно будет уметь что-то там делать.
ФОТО: Тимоти А. Клэри/AFP
Длительное пребывание в космосе означает, что потребуется больше инструментов для ремонта, если что-то пойдет не так. По словам Гидини, решением этой проблемы станет 3D-печать: как из пластика, так и из металлов, — нет смысла отправлять в космос ненужные запчасти.
Это означает разработку умных технологий производства, которые потребляют меньше энергии и могут работать с имеющимися под рукой материалами, например, металлами на Луне для строительства баз.
"Запуск на космическую станцию обходится дорого, но все в конце концов выходит из строя", — говорит он.
"На Марс вы не сможете отправить все возможные инструменты или взять с собой все возможные вещи, которые к тому же могут выйти из строя. Гораздо эффективнее иметь с собой 3D-принтер".
К счастью, горные породы, устилающие поверхность Луны, содержат огромное количество сырья, включая алюминий, кремний, железо, титан, магний, кальций и кислород.
Следующая задача — найти способ использовать их.
Гидини говорит: "Представьте, что на Земле есть мастерская или производственный цех. Сколько у вас там оборудования, сколько процессов нужно выполнить, прежде чем вы получите конечный продукт".
Эти планы могут показаться странными, но те, кто в них участвует, утверждают, что результаты появятся уже через несколько лет, а не десятилетий. Space Forge и Northrop Grumman рассчитывают получить на хранение материалы космического производства уже в 2025 году.
"Возможности безграничны", — говорит Дэвид Пайл, региональный директор Northrop Grumman.
И кажется, небо — уже не предел.
Источник: @thebugged
