SpaceX ロケットが 3D プリントされたカスタム ZEUS-1 衛星コンテナを軌道に乗せる

2023年1月11日、アンタークティックベアは、シンガポールを拠点とする3DプリントサービスプロバイダーであるCreatz3Dが革新的な超軽量衛星打ち上げコンテナZEUS-1を開発し、SpaceXロケットによって所定の宇宙軌道に送り込まれることを知りました。
Creatz3D がパートナーの Qosmosys および NuSpace と共同で開発した ZEUS-1 衛星コンテナは、50 点の金アルマイト加工アート作品を運ぶために独自に設計されています。これらの作品は後に、パイオニア10号探査機の打ち上げ50周年を記念して、スペースX社によって軌道上に打ち上げられた。 3Dプリント技術を使用することで、両社は衛星ブラケットの質量を50%以上削減できると同時に、コストと納期も大幅に削減できることを発見した。
「当初提案された設計はシート材で作られていました」と、NuSpace の CEO 兼共同創設者である Ng Zhen Ning 氏は説明します。「これには最大 4,000 ～ 5,000 ドルの費用がかかり、機械で作られた部品が届くまでに少なくとも 3 週間という長いリードタイムが必要ですが、3D プリントされた部品は 2 ～ 3 日しかかかりません。」
△ゼウス1号衛星の軌道上のレンダリング。画像はQosmosysより。
Creatz3D: 単なるディーラー以上の存在<br /> 一見すると、Creatz3D は、ZELTA 3D や 3D Print Singapore などの他のシンガポールの 3D プリント再販業者やサービスプロバイダーとまったく同じように見えます。主流のポリマー、金属、セラミック 3D プリンター、3D プリントソフトウェアパッケージ、後処理システムなど、同様の製品範囲を提供していますが、より要求の厳しいユースケース向けのカスタムサービスも提供しています。
Creatz3D は 2012 年の設立以来、150 を超える商業パートナーや研究機関と協力してきました。これにより同社は産業グレードの 3D 印刷プロジェクトで豊富な経験を積むことができ、昨年はこの知識を活用して、極寒の宇宙空間でも機能する NASA のカスタム製品の開発を Qosmosys に支援しました。
△ NuSpaceのオフィスに設置された3Dプリントテストコンテナ。写真提供：Creatz3D
航空宇宙の革新へのオマージュ
ゴッドスピード・プロジェクトは、1972年にNASAによる木星探査ミッションを初めて完了した探査機パイオニア10号の打ち上げを祝うため、オンデマンド軌道打ち上げ会社コスモシス社によって開始された。しかし、コスモシス社は衛星試験コンテナをパイオニア打ち上げを記念するアートワークで埋め尽くすことを決定したものの、当初はこれをどのように実現するのが最善か不明でした。
従来、アルミニウム製ハウジングの作成には CNC 加工や板金成形が使用されていましたが、そのような部品を繰り返し作るには折り曲げや鋸引きが必要になるため、Qosmosys はこれを非効率的だと判断しました。考慮すべきもう 1 つの問題は「ガス放出」です。これは、宇宙での動作時の圧力によってギアからガスが放出され、それが閉じ込められて近くの部品を損傷する可能性があるという問題です。
これらの問題に対処するため、Qosmosys は Creatz3D および NuSpace と協力し、耐薬品性が高くガス放出が少ない Stratasys の素材である Antero 800NA を使用した筐体を開発しました。印刷されたテストコンテナーは、Zeus-1 衛星ホルダー内に収まるほど小さくなければなりません。これを確実にするために、Creatz3D は NuSpace が提供した CAD モデルの壁の厚さを調整し、「手と手袋のように機能する」部品を作成したと述べています。
3Dプリントされたテスト容器の重量は362グラムで、従来の6061アルミニウムで作られた場合の800グラムよりも大幅に軽量だと言われている。 NASAによると、全体として、打ち上げにはペイロード1個あたり1万ドルの費用がかかるとのことで、チームは、このアプローチにより、他の面でもZeus 1のコスト効率が向上する可能性があると述べている。
ゼウス1号は、2022年12月18日にフロリダ州ケープカナベラルからスペースXロケットで打ち上げられた。
△ NuSpace チームと最終的な 3D プリントされた衛星シェル。写真提供：Creatz3D
衛星 3D プリントの継続的な進歩<br /> 今日、航空宇宙 3D プリンティングは非常に高度な段階に達しており、その技術は衛星部品の製造だけでなく、宇宙船自体の製造にも活用されています。 3D Systemsは2022年7月、Alpha衛星で使用するRFパッチアンテナを3DプリントするためにFleet Spaceと契約を締結したことを発表しました。
ボーイングは昨年、小型衛星向けの新しい高スループット3Dプリント施設も発表した。 2022年末までに稼働開始が予定されているこの施設では、衛星生産の加速やスペースシャトル全体の製造に技術を導入する予定だと報じられている。
厳密に言えば衛星ではありませんが、Alba Orbital の 3D プリント PocketQube ランチャーは、そのような機器を軌道に乗せるためによく使用されます。 Alba Orbital の低コスト AlbaPod 展開装置は、CRP Technology の Windform XT 2.0 複合材料のみで製造されており、2022 年に複数の超小型衛星を打ち上げるために使用される予定です。

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