כמה אסטרונאוטים צריך בשביל להדפיס נורה?

דאן, מהנדס איירוספייס בהשכלתו, הקים את Made In Space בעקבות החלטה לעסוק בצד סטארט-אפיסטי של תעשיית החלל. "בקולג' עבדתי עם נאס"א אבל החלטתי שאני מעדיף למקד את מאמציי בצד היזמי", הוא מספר. "זה תחום די נישתי, אין הרבה אנשים שרואים את תעשיית החלל כמקום לפתח בו סטארט-אפ. אבל תמיד חשבתי שזה מה שחסר בתעשייה ושצריך עוד אנשים שיביאו אליה חדשנות ורעיונות".

ג'ייסון ראן (מימין) וצוות החברה במטוס מיוחד של נאס"א, המשמש לתרגול אסטרונאוטים וציוד באפס כוח משיכה צילום: NASA-Bill Stafford

דאן היה נואם מרכזי בכנס הדפסת תלת ממד שנערך בסנטה קלרה, קליפורניה, ביוזמת קרן בירד - הקרן הדו-לאומית ישראל-ארה"ב לשיתוף פעולה תעשייתי, הנספחות המסחרית של משרד הכלכלה לחוף המערבי בארצות הברית, ומועדון המשקיעים סיליקום ונצ'רס. 

הרעיון לשלוח מדפסת תלת ממד לחלל נולד ב-2010, כשדאן פגש את שני שותפיו להקמת החברה, אהרון קמר, שמשמש כמנכ"ל החברה, ומייקל צ'ן. "בחנו לעומק את הבעיות שתעשיית החלל מתמודדת איתן, והבנו שכולן מתנקזות לסוגיה אחת, שהיא הגורם לכך שחקר החלל מתקדם כל כך לאט: שרשרת האספקה".

"עלות השינוע של ליטר מים לחלל היא בערך 10,000 דולר, וזו עלות שלא השתנתה משמעותית לאורך זמן, כי אנחנו עדיין משנעים דברים לחלל על גבי טילים גדולים. החלטנו לטפל בבעיה הזו באמצעות העברת הייצור לחלל, והבנו שהדפסת תלת ממד היא הדרך לעשות את זה. כבר ברור שזה משהו שיחולל מהפכת ייצור כאן בכדור הארץ, ועל אחת כמה וכמה בחלל”.

למה נאס"א צריכה סטארט־אפ בשביל לשלוח מדפסת תלת ממד לחלל? היא לא יכולה פשוט לקנות אחת ולהטיס אותה?

"כל מדפסת 3D שנוצרה לפני זו שאנחנו מפתחים תוכננה לעבודה בסביבה עם כוח משיכה. כוח המשיכה הוא זה שמחזיק את משטח ההדפסה במקום ומוודא שהרכיבים וחומר ההדפסה ינועו כשורה. ברגע שמוציאים אותו מהמשוואה, דברים מתחילים לצוף, וגם אם הם צפים רק שבריר מילימטר, זה יכול לפגוע בצורה של התוצר הסופי. באפס כבידה אין למעלה או למטה, אז כשאוויר חם נוצר כתוצאה מפעילות המדפסת, הוא לא מתרומם אלא נשאר באותו מקום. זה יוצר בעיות כי אין תנועת אוויר טבעית שמאפשרת לשמור את משטח ההדפסה בטמפרטורה מתאימה. זו הסיבה העיקרית שנאס"א מממנת את העבודה שלנו”.

הטיסו עשרות מדפסות

בתחילת הדרך סברו המייסדים שיוכלו להשתמש באחת המדפסות הקיימות בשוק. “התכנון היה לקחת מדפסת תלת ממד מסחרית לסביבה חסרת משקל, שאפשר ליצור בטיסות מיוחדות שבהן המטוס מבצע תמרונים אקרובטיים, ללמוד מה צריך לעשות כדי לגרום לאחת מהן לעבוד באפס כבידה, להתאים את המדפסת לסביבה כזו ולהטיס אותה לחלל", נזכר דאן. "הצענו את זה לנאס"א ותכננו ניסוי שבמסגרתו הטסנו עשרות מדפסות תלת ממד שונות. קיווינו שנמצא מדפסת תלת־ממד מסחרית שתזדקק לכמות קטנה מאוד של התאמות כדי לטוס לחלל”.

אבל למציאות היו תוכניות אחרות. "ברגע שהתחלנו לעשות ניסויים באפס כבידה, גילינו שלכל מדפסת מסחרית יש פגמים עיצוביים משמעותיים שמונעים ממנה לעבודה בסביבה נטולת משקל. אז החלטנו לפתח מהיסוד מדפסת משלנו. בילינו יותר משלוש שעות של ייצור באפס כבידה. זה אולי לא נשמע הרבה, אבל מדובר בבסדרי גודל גדולים יותר משל כל קבוצה אחרת שמפתחת טכנולוגיות ייצור באפס כבידה”.

איך פתרתם את הבעיות השונות?

“מדובר בסוד מקצועי ואנחנו לא מפרטים את השינויים שביצענו. רבים מהם נוגעים לכך שכשמוציאים את הכבידה מהמשוואה, צריך להסתמך על מתח פנים כדי להחזיק את החומר על משטח ההדפסה. רצינו ליצור מדפסות שבהן מתח פנים הוא הכוח הדומיננטי”.

מתי המדפסת תגיע לחלל?

“אנחנו עובדים עכשיו עם נאס"א כדי להביא את המדפסת לתחנת החלל. ביצענו מבדקים שונים לאב טיפוס כמו מבדקי רעד, כדי לוודא שהמדפסות ישרדו בשיגור, מבדקים אקוסטיים וכל המבדקים הסטנדרטיים של נאס"א. מכיוון שעברנו את כל המבדקים ואת כל הביקורות שנאס"א דורשת, יש לנו מקום בטיל של ספייסX בשנה הבאה. 1 באוגוסט 2014 הוא היום שבו הטיל עם המדפסת ישוגר לתחנת החלל. בזמן הזה בשנה הבאה אנחנו נהיה בחלל, ולהעביר חתיכת חומרה לחלל יהיה קל כמו לשלוח מייל”.

להדפיס רק מה שצריך

בתור המחשה ליכולות המדפסת אוהב דאן להזכיר את הסצנה המפורסמת מהסרט "אפולו 13”, שמבוסס על מקרה אמיתי, שבו מתבקשים מהנדסי נאס"א למצוא דרך לחבר פילטר אוויר מרובע לשקע עגול תוך שימוש באביזרים שכבר קיימים בכלי החלל. "מהנדס שלנו בדק את הבעיה הזו, ובתוך שעה עיצב מתאם שהודפס עוד באותו היום. יש שורה מפורסמת בסרט שאומרת, 'יוסטון, יש לנו בעיה'. אנחנו נוהגים להתלוצץ שאם היתה להם מדפסת ב'אפולו 13' הם היו אומרים 'יוסטון, יש לנו פתרון'”.

ומה בכל הנוגע לשימושים יותר שגרתיים?

“אם משהו מתקלקל בחלל, אתה חייב שיהיו חלפים זמינים, כי האפשרות האחרת היא להמתין לטיסה עם ציוד חדש, ואלו יוצאות רק פעם בכמה חודשים. יש אגף שלם בתחנת החלל שעמוס בשקי מטען לבנים שכל אחד מהם מלא בחלקי חילוף. במרבית החלפים לעולם לא ייעשה שימוש, ולמעשה רובם לעולם לא ייפתחו. הם שם רק למקרה שיהיה בהם צורך. מדובר בבזבוז של מקום שאפשר לנצל למשימות אחרות. אז היתרון הראשון של המדפסת הוא הפחתת כמות החלפים שצריך לאחסן בתחנת החלל, כי עם המדפסת אפשר להדפיס הרבה חלפים רק כשצריך אותם. הדגם הראשון שנשלח לחלל יוכל להדפיס 30% מחלקי החילוף".

"בעיה נוספת היא בניית כלים וחומרה. אם כלי עבודה נשבר בתחנת החלל, הצוות צריך לאלתר מחפצים שיש במקום. עם מדפסת תלת ממד אפשר פשוט להדפיס את הכלי הרצוי או השבור. יש גם השלכות על העבודה המדעית שמתבצעת בחלל. עיצוב ניסוי, ביצועו, בחינת התוצאות ואז התאמה וחזרה עליו זו הדרך להגיע לפריצות דרך מדעיות. כיום, קשה לבצע התאמות בניסויים בחלל, אבל בשנה הבאה, בעזרת מדפסת התלת ממד, חוקרים יוכלו לבצע שינויים בניסויים שהם עורכים מהר יותר".

דאן מוסיף שלמדפסת התלת ממד שפיתחו יכולים להיות שימושים גם כאן על כדור הארץ, מכיוון שהיא תוכל לעבוד בסביבות קיצון ובאזורים מרוחקים ותחת תנאים סביבתיים קשים. אבל כמו הרבה מדעני חלל הוא מעדיף להסתכל רחוק לעבר העתיד: "אנחנו רוצים ליישב את מאדים או לחזור לירח, אבל קהילה שכזו תהיה תלויה לחלוטין בכדור הארץ. אם באמצעות מדפסות תלת ממד נצליח להפחית את התלות הזו נוכל לפתוח את הדלתות לחלל”.