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Dentro de los planes de Varda Space para revolucionar la fabricación en el espacio

La idea de fabricar productos básicos en el espacio no es un concepto nuevo. La Estación Espacial Internacional, el centro de la humanidad para la investigación y el desarrollo en microgravedad, ha alojado varias cargas útiles de investigación que han producido fibras ópticas e incluso células STEM impresas en 3D. Estos pueden tener el potencial de imprimir órganos humanos completos en el espacio, salvando innumerables vidas.

Esta tecnología utiliza el entorno de microgravedad para producir productos que no se pueden fabricar en la Tierra. Ahora, una empresa de fabricación espacial con sede en California llamada Varda Space está buscando hacer la transición de esta tecnología de la investigación a la producción.

Varda Space busca aumentar el acceso a la fabricación en el espacio, ya que proporciona un entorno con características que no están disponibles en la Tierra. Esperan lograr esto a bordo de plataformas satelitales de vuelo libre en órbita terrestre baja (LEO), utilizando tecnologías y equipos internos.

“Nuestra tecnología en la que hemos estado trabajando ha sido demostrada en la Estación Espacial Internacional por una variedad de investigadores. Solo estamos ayudando a realizar la transición comercial de esa investigación de la ISS a nuestra plataforma satelital independiente ”, dijo Delian Asparouhov, cofundador y presidente de Varda, durante una entrevista con NASASpaceflight.com.

El astronauta de la NASA Butch Wilmore sostiene el primer objeto impreso en 3D en el espacio, a bordo de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA.

Varda ha recaudado más de $ 53 millones desde su creación hace diez meses. De esto, $ 42 millones se recaudaron en la ronda de la Serie A, codirigida por las firmas de capital de riesgo Khosla Ventures (patrocinadores principales de Rocket Lab) y Caffeinated Capital (patrocinadores principales de Boom Aerospace), entre otros. Los otros $ 11 millones se recaudaron en una ronda de semillas anterior.

Asparouhov dijo que las fábricas en el espacio producirán «productos de mercado de alto valor como cables de fibra óptica, productos farmacéuticos y semiconductores», aunque se negó a decir exactamente qué se producirá en las misiones iniciales. Se ha demostrado que todos los materiales mencionados tienen un rendimiento significativamente mayor y mejores propiedades cuando se fabrican en microgravedad.

La fábrica espacial de Varda constará de tres módulos, uno de los cuales será la nave espacial Photon de Rocket Lab. En agosto, la compañía anunció que había firmado un acuerdo con Rocket Lab para adquirir tres naves espaciales Photon para respaldar sus fábricas en el espacio.

Photon proporcionará comunicaciones, potencia y control de actitud a los dos módulos desarrollados internamente por Varda: los módulos de fabricación y de reentrada. Como sugieren sus nombres, estos módulos fabricarán los productos básicos y los traerán de forma segura a la Tierra, respectivamente. Juntos, con un peso de alrededor de 120 kilogramos, los tres módulos se integrarán en el suelo y se lanzarán juntos en una misión de viaje compartido.

El segundo satélite de fotones, «Pathstone», se integrará en el carenado antes de la misión de electrones «Suben tan rápido» en marzo de 2021. Crédito: Rocket Lab.

Rocket Lab entregará la primera nave espacial Photon para Varda en el primer trimestre de 2023, y la segunda nave espacial se espera para fines de 2023 y la tercera en 2024. También hay una opción para que Varda adquiera una cuarta nave espacial Photon en el futuro.

«El equipo de Varda está realizando un trabajo innovador que realmente abre nuevas posibilidades y mercados para la fabricación en el espacio y no podríamos estar más emocionados de hacer posible su misión con Photon», dijo el fundador y director ejecutivo de Rocket Lab, Peter Beck.

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“Photon permite a nuestros clientes desbloquear todo el potencial del espacio. Elimina una barrera masiva al creciente mercado de satélites pequeños al ofrecer a nuestros clientes una plataforma de naves espaciales versátil y configurable que no necesitan construir ellos mismos. Nuestros clientes llegan a la órbita más rápido y pueden concentrarse exclusivamente en su misión mientras están allí, en lugar de preocuparse por desarrollar y operar una nave espacial «.

“Estamos entusiasmados de trabajar con Rocket Lab. Photon encaja perfectamente con nuestra misión y su equipo ha demostrado un rigor de ingeniería significativo. Trabajar con ellos nos permitirá cumplir con nuestro programa agresivo y presupuesto ajustado. Estamos un paso más cerca de entregar materiales valiosos a nuestros clientes aquí en la Tierra ”, dijo Will Bruey, director ejecutivo y cofundador de Varda Space.

Cuando se le preguntó sobre el progreso realizado en el hardware, Asparouhov dijo: “Nuestro científico jefe ha enviado varios de estos módulos a la Estación Espacial Internacional antes, por lo que este hardware no solo se ha construido antes, sino que también ha volado y probado en la ISS. «

“Definitivamente, esto no es solo un plan teórico, es hardware real”, agregó.

El módulo al que se refiere Asparouhov es el módulo de producción de fibra óptica orbital de Physical Optics Corporation, que se lanzó a la ISS a bordo de la 17a misión de servicios de reabastecimiento comercial (CRS-17) de SpaceX en 2019.

El objetivo del experimento era intentar producir fibras más limpias en el entorno de microgravedad. Dado que las fibras ópticas se utilizan para aplicaciones como transmisión de datos y energía, los defectos en la fibra pueden provocar la pérdida de datos o energía. Por lo tanto, tener fibras más limpias conduce a operaciones más suaves.

ZBLAN producido en microgravedad (izquierda) y ZBLAN producido en gravedad normal (derecha). Crédito de imagen: NASA

El experimento produjo ZBLAN, una fibra óptica hecha de sales de fluoruro de circonio (Zr), bario (Ba), lantano (La) y sodio (Na) (de ahí el nombre). Cuando se produce en la Tierra, es propenso a los defectos que ocurren durante la solidificación de las fibras ópticas. Esto sucede debido a la distribución no uniforme de los diversos componentes químicos dentro de la fibra y conduce a la formación de microcristales.

Aunque esto sucede con cualquier fibra óptica basada en dióxido de silicio, el efecto en ZBLAN es más pronunciado debido a que el circonio, el bario y el lantano son más densos que el aluminio y el sodio, lo que hace que las capas límite aparezcan en la microestructura de un material.

La investigación sobre la ISS ha demostrado que la microgravedad minimiza este efecto, lo que hace posible que ZBLAN se utilice en numerosas aplicaciones comerciales debido a una pérdida óptica significativamente reducida. Las estimaciones del estudio del ISS National Lab han demostrado que 2000 kilómetros de ZBLAN podrían tener la misma pérdida óptica que 10 kilómetros de fibra de sílice, la fibra óptica más utilizada. Esto equivale a un rendimiento más de 20 veces superior debido a la menor tasa de defectos.

Una vez que se fabrica el producto, tiene que volver a aterrizar en la Tierra de forma segura, y ese es el objetivo del módulo de reentrada. La compañía tiene como objetivo devolver más de 100 kilogramos de carga fabricada a la Tierra.

«[SpaceX’s Crew] Dragon es una especie de limusina bañada en oro diseñada para mantener a los humanos muy cómodos, [whereas] estamos construyendo la camioneta de reparto para el espacio. Será mucho más barato y podrá manejar muchos más G ”, dijo Asparouhov.

El motor Curie impreso en 3D de Photon colocará la cápsula de reentrada de Varda en una trayectoria de regreso a la Tierra. La cápsula vuelve a entrar en la atmósfera sobre los Estados Unidos y aterrizará usando paracaídas en tierra en lugar del océano para mantener bajos los costos. Esto también significa que los módulos de fabricación, al menos para el primer par de misiones, serán de un solo uso.

Kick Stage de Rocket Lab, la base del bus satelital Photon, con el pequeño motor Curie visible en el centro. Crédito: Rocket Lab

“Para las primeras misiones, estamos desarrollando lo que llamamos Fábricas de Espacios Desechables. El Fotón y la fábrica se quemarán, pero los materiales sobrevivirán. Eso es solo para mantener la tecnología lo más simple posible «.

La compañía planea desarrollar la capacidad de encuentro y acoplamiento tan pronto como el negocio se amplíe.

“El futuro está demostrando que podemos enviar los materiales y la fábrica al espacio por 1 millón de dólares y podemos obtener un millón y un dólar de ganancias. [T]En el momento en que sucede, nosotros [will] dar la vuelta como SpaceX y comenzar a producir estas fábricas todos los días y hacerlas cada vez más grandes, donde inicialmente, en lugar de tener algo del tamaño de Photon, tenemos algo del tamaño de un autobús escolar y, finalmente, algo del tamaño de la ISS , o incluso diez veces la EEI «.

(Crédito de la foto principal: Rocket Lab)

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