В Томском государственном университете разработали программно-аппаратный комплекс для управления первым отечественным 3D-принтером, который полетит на международную космическую станцию. Это совместный проект ракетно-космической корпорации «Энергия» и вузов Большого университета Томска – ТГУ и ТПУ. Запуск 3D-принтера на орбиту запланирован на июнь этого года.
Конструкцию принтера разрабатывали инженеры ТПУ, электронную «начинку» – ученые радиофизического факультета Томского госуниверситета, испытания опытного образца проводили специалисты НПЦ «Полюс».
– Разработанное учеными и инженерами ТГУ программное обеспечение для первого российского космического 3D-принтера позволит участникам космических экспедиций выйти на новый уровень выполнения задач в космосе – с использованием аддитивных технологий, – отмечает ректор ТГУ Эдуард Галажинский.
3D-принтер на МКС нужен и для научных, и для утилитарных целей. В качестве эксперимента на орбите будут напечатаны образцы материалов, которые после возвращения на Землю сравнят с напечатанными в обычных условиях. Так ученые хотят выяснить, как печать в космосе, в условиях невесомости, влияет на параметры и характеристики изделия.
– За этой работой стоит труд большого коллектива исследователей и инженеров Томского политеха. Это была нетривиальная задача — создать надежное, легкое устройство, работающее в условиях, очень отличающихся от земных, – говорит и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев.
Кроме того, принтер должен облегчить жизнь и самим космонавтам. Например, на нем из термопластичных полимеров методом послойного наложения расплавленной полимерной нити можно печатать электроразъемы, крепежные изделия и различные инструменты.
– Учесть абсолютно всё заранее на Земле невозможно – на борту может потребоваться нечто непредусмотренное, что-то мелкое может выйти из строя. Вот тут-то 3D-принтер и придет на помощь. Всё, что помещается в его рабочий объем, можно будет напечатать, например, заглушки для электрических и телеметрических разъемов, которых очень много на борту, – добавил Иван Кузьменко.
В соответствии с требованиями технического задания электронным «мозгом» принтера стал отечественный микроконтроллер производства ПКК «Миландр».
– Инженер-исследователь кафедры радиофизики РФФ ТГУ Тимур Муксунов разработал и смонтировал электронную плату с микроконтроллером для управления рабочими органами 3D-принтера. Я занимался разработкой программного обеспечения для микроконтроллера. Корпус и механические элементы 3D-принтера собирали инженеры ТПУ, а доставку его на орбиту обеспечивает РКК «Энергия», – рассказал руководитель проекта от ТГУ, доцент кафедры радиофизики РФФ ТГУ Иван Кузьменко.
Большое внимание было уделено безопасности функционирования принтера. Как отмечают ученые и инженеры, в процессе печати и расплавления пластика неизбежно происходит выделение газов, а на борту МКС ни проветрить, ни покинуть рабочую зону не получится. Поэтому камера печати принтера сделана герметичной, а воздух внутри нее циркулирует через фильтр.
Как сообщили в Роскосмосе, первым работать с 3D-принтером в условиях невесомости будет экипаж экспедиции МКС-67 – космонавты Олег Артемьев, Денис Матвеев и Сергей Корсаков. На российский сегмент МКС на корабле «Прогресс МС-20» 3D-принтер планируется доставить в июне этого года. Со временем аппарат может войти в состав штатного оборудования станции.
Подготовку основного и дублирующего экипажей экспедиции в Центре подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина провел старший преподаватель кафедры квантовой электроники и фотоники РФФ ТГУ Николай Булахов, разработавший ПО и пользовательский интерфейс для управления 3D-принтером.
– Основная задача подготовки – познакомить экипаж с этим инструментом. У него нестандартные органы управления, устойчивые к воздействию, например, тяжелых заряженных частиц. Это неизбежно в условиях космического полета, поэтому необходимо показать, как с принтером правильно работать, – объяснил Николай Булахов.
Над созданием первого в стране космического 3D-принтера для изготовления деталей и инструментов на борту МКС работали ученые и инженеры ТГУ, ТПУ и головного предприятия по пилотируемой космонавтике России – РКК «Энергия» в рамках развития научно-технического и образовательного потенциала вузов и академических институтов Томской области для решения задач долгосрочной программы целевых работ на МКС.
Фото: ТГУ, Роскосмос