NASA、コンター・クラフティングの月面3Dプリント建設技術に資金提供

2022年6月26日、Antarctic Bearは、NASAが2022年の中小企業技術革新研究（SBIR）および中小企業技術移転（STTR）プログラムの一環として、3Dプリントに関連する20件以上の提案に資金提供していることを知りました。プロジェクトの1つは、南カリフォルニア大学（USC）からスピンアウトした企業で、革新的な建設技術の開発に取り組むスタートアップ企業であるコンター・クラフティング社によって提案された。同社はNASAのSTTRプログラムを通じて、その斬新な資材輸送システムを月面のレゴリスや岩石などの建設資材の輸送に応用したいと考えている。
コンター・クラフティング社のCrafTram技術の特殊バージョンと言われるこの新システムは、従来のローダーやトラックが空のまま帰還しなければならないのに比べ、わずかなエネルギーで月面の岩石を自律的に移動できるようになると期待されている。対照的に、CrafTram では往復輸送車両の必要性がなくなります。現場に到着すると、プラットフォームは摩耗を最小限に抑えてスムーズに動作し、砂地や岩の多い地形の影響を受けず、急な上り坂や下り坂を含むさまざまな標高間で資材を輸送できます。

CrafTram では、ContourCrafting は USC Viterbi School of Engineering (VSOE) と協力し、月面のサイト準備のためのこの自動化技術が、発射および着陸エリアの構築、着陸パッドの強化、アクセスパスと放射線遮蔽構造の改善など、NASA のレゴリス作業活動にどのように役立つかを実証します。
月面基地の素材<br /> 3D プリント技術が月や他の惑星で実現される可能性についてはまだよくわかっていませんが、専門家は地球外構造物は私たちが育った伝統的な建物とは非常に異なるものになるだろうと知っています。数年前から、レゴリスは主にその豊富さから、月や火星に構造物を印刷するための潜在的な主要建築材料であると考えられてきました。建設のために月の表土を採掘して採取するという提案はいくつかあるため、この物質を輸送する技術の開発は、月面植民地化競争における次の基本的なステップのように思われます。
土木機械などの従来のソリューションは、大量のエネルギーを消費し、無負荷で一方向に移動する必要があります。さらに、その大きさゆえに、機械を月面まで輸送するには非常に費用がかかります。だからこそ、Contour Crafting が提案する特別な CrafTram には多くの可能性があります。まず、これは超軽量のコンセプトであり、小さな宇宙空間に折りたたんで月面まで簡単に輸送できます。到着後、惑星建設現場で自律的に操作するための展開形態に変形することができます。
△ Contour Crafting社の付加的構築技術。 Contour Crafting が使用する精密押し出し技術。画像提供：Contour Crafting。
しかし、地球の月やそれ以降の場所に植民地を築く技術の開発に着手するのは簡単なことではありません。 ContourCrafting は、この新しいプロジェクトのために CrafTram システムを設計し、TRL (技術準備レベル) 4 機能を備えた 1/3 スケールのプロトタイプを作成します。研究レベルで提案されている作業には、宇宙船の離着陸時の爆発飛沫から着陸パッド周辺の環境を保護するバームと呼ばれる実証用構造物の分析と設計も含まれています。
提案によれば、土手の分析と設計は、USC VSOE教授のルシオ・ソイベルマンの構造および材料研究研究所（SMRL）によって行われる予定だ。フェーズ I の終了時には、Contour Crafting と SMRL の両社が CrafTram コンセプトの縮小版を実証し、材料を輸送し、レゴリスを模した材料を使用して 1/3 スケールの月面土手構造を構築します。
この共同作業の目標は、今後数十年以内に初の月面基地と月面商業の確立を目指す NASA のアルテミス計画と直接一致しています。しかし、この用途を超えて、CrafTram 技術は、他の月面ミッションや将来の火星ミッションのための汎用的な物資輸送システムとして機能する可能性があります。
△ 月面建設プロセスの概念図
建設における積層造形の歴史
USC VSOE 教授の Behrokh Khoshnevis 氏によって設立された Contour Crafting は、20 年以上前に建築 3D プリントの始まりを示しました。このスタートアップ企業は、建設規模の3Dプリントに関するKhoshnevis氏の先駆的なコンセプトを活用し、変形可能で迅速に展開可能な建設用3Dプリンターである主力製品CrafTransを含む大規模3Dプリント技術の開発で知られています。
コシュネビス氏はNASAの革新的先進概念（NIAC）研究員であり、2004年以来同機関の支援を受けて惑星構築技術を開発している。これらの開発における彼の功績により、彼は2014年と2016年にNASAが主催した国際コンテストで2つの大きな賞を受賞しました。表彰された技術の1つは、着陸地点や道路を自律的に建設し、連結レンガや金属工具、スペアパーツなどの物体を製造するように設計されたシステムを使用して、現地の惑星の材料から月や火星に構造物を建設できる技術である。

実際、Contour Crafting 社の最新の NASA 資金提供プロジェクト提案は、同社の過去の受賞歴のある技術と現場リソースの活用を大いに活用したものになるかもしれません。成功すれば、CrafTram はフェーズ II の資金調達に移行し、スケール化されたプロトタイプやフェーズ II 以降のその他の SBIR/STTR の機会を開発できるようになります。
NASAの2022年SBIRおよびSTTR賞提案の一環として月面建設技術を提出する企業はContourCraftingだけではない。選定された他のプロジェクトには、月面発射・着陸パッドの建設のためにアストロポートとテキサス大学サンアントニオ校が開発した BrickLayer システムや、建造物に使用するためのレゴリスの抽出と処理のために Cislune が提案した一連の技術が含まれています。今後 10 年間で、特にアルテミス月面ミッションが開始されると、これらのテクノロジーの一部が地球外環境で動作できるほど成熟すると予想されます。

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