Компанії Made in Space і FOMS будуть виробляти оптичне волокно в космосі

У 1970-х роках, коли американську програму пілотованих космічних польотів намагалися хоч якось зберегти, а публіку вже не дивували висадки на Місяці, з’явилася фантастична думка про те, що в космосі легко можна було б виробляти деякі продукти, які важко виготовити на Землі, наприклад металеві пінки.
Такі мрії ні до чого не привели: хоч яким химерним був би продукт, витрати на орбітальне виробництво ніколи не опускалися нижче ціни, яку довелося б платити на Землі, пише The Economist.
Втім, двом каліфорнійським компаніям, схоже, вдалося вирішити цю проблему. Made in Space і FOMS (Fiber Optic Manufacturing in Space — виробництво оптичних волокон в космосі) пропонують виготовляти оптичне волокно високої якості в умовах невагомості на Міжнародній космічній станції. При ціні $1 млн./кг цей матеріал варто подорожі на орбіту і назад.
Оптичні волокна виготовляють, витягуючи скляні нитки діаметром з людську волосину. Заповнені цим волокном кабелі здійснили переворот в телекомунікаціях. Коли телефонний дзвінок кодується, скажімо, у вигляді лазерних імпульсів і передається через оптичне волокно, він може пройти набагато більшу відстань з меншою втратою якості сигналу, ніж при використанні мідного дроту. Як результат — мідна проводка майже повністю зникла з ужитку, якщо не рахувати останніх декількох сотень метрів підключення до клієнта.
Звичайно, оптичне волокно можна вдосконалити. Скло містить домішки, які поглинають і розсіюють частина світла під час проходження через нього, що можна виправити додаванням німеччина, який зменшує поглинання і розсіювання. Але це не ідеальний відповідь.
Краще рішення знайшли в 1975 році дослідники Реннского університету у Франції. Це скло, виготовлене із суміші фторидів цирконію, барію, лантану, алюмінію і натрію, яке отримало назву ZBLAN. Волокна з ZBLAN мають надзвичайно низький рівень втрат від поглинання і розсіювання, особливо в середній інфрачервоній частині спектра, де звичайне оптичне волокно працює незадовільно. Однак вони крихкі. Тому витягнути волокно довжиною більше кілометра-важка задача, яка, в свою чергу, робить їх непридатними для роботи на дальніх відстанях. Вони також зазвичай містять крихітні кристали, які утворюються під час охолодження матеріалу. Це зводить нанівець ефект, який дає низький рівень втрат від поглинання і розсіювання, який, власне, і дає перевагу волокнам ZBLAN.
Однак при відсутності напруги від сили тяжіння, що діє на матеріал під час охолодження, можна отримувати набагато більш довгі волокна. Також не будуть утворюватися і кристали. І єдина велика доступне людині місце, де таких напруг немає, — космічна станція.
В обох компаніях заявляють про створення апарату для виробництва ZBLAN-волокна, досить компактний і легкий для транспортування та використання космічної станції. Пристрій від Made in Space дещо нагадує ті 3D-принтери для екструзії пластику, які використовують умільці. Він заковтує заготовку з ZBLAN. У печі кінчик заготовки розплавляється. Тонкі пасма волокна витягуються з зони плавлення. Але замість того, щоб ще з м’яких волокон формувати об’єкт, їх покривають іншим видом скла для захисту, а потім намотують на котушки для зберігання.
Made in Space вже має принтер для пластику на борту космічної станції. Його використовують для заміни пошкоджених дрібних деталей і предметів, щоб уникнути затримок з-за транспортування їх із Землі. Тому менеджери компанії мають всі підстави вважати, що їх ZBLAN-екструдер теж буде працювати в умовах невагомості.
Вже зовсім скоро вони зможуть в цьому переконатися. Прототип був доставлений на космічну станцію в липні, і незабаром пройде випробування. Подібне пристрій, сконструйований FOMS, пошлють на орбіту пізніше цього року. Обидві компанії обіцяють волокно з параметрами, які будуть в 100 разів краще виготовленого на Землі, довжиною десятки кілометрів.
Сказати, що це дійсно економічний процес, було б трохи неправильно, оскільки в бухгалтерських книгах немає графи з якоюсь сотнею мільярдів доларів на створення космічної станції. Але враховуючи, що ці витрати вже в минулому, схоже, Made in Space і FOMS таки знайшли спосіб здійснити мрії 1970-х і заробляти гроші на виробництві в космосі.