Jessica Frick vrea să construiască minifurnale în spaţiu. Compania sa, Astral Materials, cu sediul în California, un stat american, proiectează maşinării care pot produce materiale valoroase pe orbita Pământului, materiale care ar putea fi utilizate în medicină, la producţia de semiconductori şi multe alte domenii. Sau, aşa cum spune ea pentru revista The Wired, „Construim o cutie care face bani în spaţiu”.

Oamenii de ştiinţă sugerează de mult timp că mediul cu microgravitaţie de pe orbita Pământului ar putea permite fabricarea de produse de calitate superioară faţă de cele livrare de industria actuală la gravitaţia de la suprafaţa planetei. Astronauţii au experimentat cu cristale – pentru componente cruciale în circuitele electronice - încă din 1973, pe staţia spaţială Skylab a NASA. Dar progresul a fost lent. Timp de decenii, producţia în spaţiu a fost mai degrabă experimentală decât comercială. Totul este pe cale să se schimbe.

O serie de companii noi, precum Astral, profită de costurile în scădere ale lansării în spaţiu şi de modalităţile emergente de a readuce lucruri pe Pământ, pentru a reporni producţia industrială în spaţiu.

Domeniul devine „masiv” mai aglomerat, spune Mike Curtis-Rouse, şeful departamentului de service, asamblare şi producţie pe orbită la organizaţia de cercetare Satellite Applications Catapult, cu sediul în Marea Britanie.

El precizat că „se anticipează că până în 2035 economia spaţială globală va deveni o industrie de mai multe mii de miliarde de dolari, din care producţia în spaţiu va reprezenta probabil aproximativ 100 de miliarde de dolari”. În forma sa cea mai simplă, producţia în spaţiu se referă la orice este fabricat în spaţiu care poate fi apoi utilizat pe Pământ sau ... în cosmos. Absenţa gravitaţiei permite procese de fabricaţie unice care nu pot fi reproduse pe Pământ, datorită fizicii interesante a imponderabilităţii – când materia nu are greutate.

Un astfel de proces este creşterea cristalelor - în special, producerea de cristale de însămânţare, care joacă un rol vital în fabricarea semiconductorilor. Pe Pământ, inginerii iau un cristal de însămânţare de siliciu mic, de înaltă puritate, şi îl scufundă în siliciu topit pentru a crea un cristal mai mare de calitate mai mare, care poate fi tăiat în plăcuţe semiconductoare (wafer) şi utilizat în electronică. Dar efectul gravitaţiei asupra procesului de creştere poate introduce impurităţi. „Cu siliciul ne-am blocat la o problemă nerezolvabilă”, spune Joshua Western, CEO al companiei britanice Space Forge. „Practic, nu putem obţine materie mai pură.” Creşterea acestor cristale de însămânţare în spaţiu ar putea duce la wafere mult mai pure, spune Western: „Aproape că poţi apăsa butonul de resetare a ceea ce credem că este limita unui semiconductor.” 

Guvernul federal american a venit cu un ajutor iniţial destul de modest pentru astfel de iniţiative. Bugetul preşedintelui Joe Biden pentru 2024 a adus doar 5 milioane de dolari pentru cercetarea legată de cancer la bordul ISS. Programul de producţie în spaţiu (ISM) al NASA îşi propune să „dezvolte tehnologiile şi procesele care vor permite capacitatea de fabricaţie la cerere în timpul misiunilor spaţiale de lungă durată”.

Compania lui Frick, Astral, intenţionează să facă acest lucru cu un furnal de dimensiunea unui mini-frigider care atinge temperaturi de aproximativ 1.500 de grade Celsius. Aplicaţiile creşterii cristalelor nu se limitează doar la semiconductori, ci ar putea duce şi la produse farmaceutice de calitate superioară şi la alte descoperiri în ştiinţa materialelor. Alte produse obţinute în spaţiu ar putea fi fabricate cu beneficii similare. În ianuarie, China a anunţat că a fabricat un nou aliaj metalic revoluţionar pe staţia sa spaţială Tiangong, care este mult mai uşor şi mai rezistent decât aliajele comparabile de pe Pământ. Iar mediul unic de gravitaţie redusă poate oferi noi posibilităţi în cercetarea medicală. „Când opreşti gravitaţia, poţi fabrica ceva de genul unui organ”, spune Mike Gold, preşedintele departamentului de afaceri spaţiale civile şi internaţionale de la Redwire, o companie cu sediul în Florida, care a experimentat ani de zile cu producţia în spaţiu pe Staţia Spaţială Internaţională. „Dacă ai încerca să faci ast lucru pe Pământ, ar fi strivit.” O provocare cheie pentru producţia în spaţiu este transportarea efectivă a echipamentelor pe orbită şi aducerea înapoi pe Pământ a produselor într-un mod care să facă producţia la scară largă viabilă. Dar rachete precum Falcon 9 de la SpaceX au redus dramatic costul ieşirii în spaţiu, în timp ce companii precum Space Forge şi firma californiană Varda Space Industries dezvoltă capsule fără echipaj care ar putea duce pe orbită echipamente precum furnalul Astral şi aduce materiale pe Pământ. Varda a lansat deja trei misiuni pentru a demonstra această capacitate, capsulele aterizând în deşertul Utah şi în pustiul australian. În prima sa misiune de anul trecut, compania a reuşit să crească cristale ale unui medicament antiviral numit ritonavir. 

Eric Lasker, directorul financiar al Varda, spune că potenţialul pieţei şi beneficiile pentru sănătate ar putea fi „destul de dramatice” pentru produse de acest gen. „Poate ajuta cu adevărat oamenii de aici, de jos”, spune el. Pe măsură ce capacităţile de producţie orbitală cresc în următorii ani, lucrurile s-ar putea extinde rapid. „Îmi imaginez că instalaţiile de producţie de pe orbită vor arăta ca nişte fabrici spaţiale”, spune Lasker. „Veţi vedea staţii deja construite sau vehicule. Nu este deloc greu de prevăzut acest viitor.” Mai departe, există perspectiva utilizării resurselor din spaţiul în sine în producţie, în loc ca materialele să fie expediate de pe Pământ în sus. Mai multe companii au în vedere mineritul de asteroizi. AstroForge, cu sediul în California, îşi propune să aterizeze pe un asteroid despre care se crede că ar fi metalic anul viitor şi să vadă dacă poate extrage materie primă utilizabilă. Asteroizii ar putea fi bogaţi în metale de mare valoare numite metale din grupa platinei, dar şi în apă şi alte resurse. Totuşi, acesta este doar viitorul. În prezent, producţia spaţială încă „pare o noutate”, spune Curtis-Rouse, dar „cred că foarte rapid, în 10 ani, va fi văzută ca o activitate obişnuită”. Până atunci, industria farmaceutică conduce atacul, arată Forbes. Scopul este de a găsi un mediu pentru amestecarea şi fabricarea substanţelor chimice care poate accelera timpii de dezvoltare sau poate îmbunătăţi performanţa diferitelor substanţe active. Nivelurile mai ridicate de radiaţii, microgravitaţie şi  vid aproape total permit companiilor să vină cu noi metode de fabricaţie sau materiale care nu sunt posibile pe Pământ. Mai exact, într-un mediu fără gravitaţie sau microgravitaţie, cercetătorii pot încetini creşterea cristalelor care se formează din moleculele de proteine care joacă un rol crucial în descoperirea de noi medicamente. O creştere mai lentă înseamnă uniformitate mai mare şi mai puţine defecte. 

Folosind Staţia Spaţială Internaţională ca teren de testare, compania farmaceutică Merck lucrează la dezvoltarea unei variante subcutanate a medicamentului său împotriva cancerului Keytruda. Guvernul federal american a venit cu un ajutor iniţial destul de modest pentru astfel de iniţiative. Bugetul preşedintelui Joe Biden pentru 2024 a adus doar 5 milioane de dolari pentru cercetarea legată de cancer la bordul ISS. Programul de producţie în spaţiu (ISM) al NASA îşi propune să „dezvolte tehnologiile şi procesele care vor permite capacitatea de fabricaţie la cerere în timpul misiunilor spaţiale de lungă durată”. Aceste proiecte farmaceutice sunt una, dar unii oameni cu buzunare largi au în vedere ceva mai amplu. Jeff Bezos, al cărui startup Blue Origin se numără printre puţinele proiecte secundare de miliarde care definesc actuala cursă spaţială, a mers până la a spune că toată industria grea se va muta în cele din urmă în spaţiu. „Sună fantastic, dar se va întâmpla”, a declarat Bezos. „Putem muta toată industria grea şi toată industria poluantă de pe Pământ şi să o punem în funcţiune în spaţiu.” Este important de subliniat calificările din formularea lui Bezos, deoarece se observă dorinţa de a muta toată industria „grea” şi toată industria „poluantă”. Prea mulţi producători care operează curat au fost incluşi în mod incorect printre operaţiunile cu emisii mai mari de carbon. Un studiu recent a concluzionat că, din punct de vedere istoric, peste 70% din emisiile globale de CO2 vin de la doar 78 de entităţi producătoare corporative şi statale. Lăsând la o parte această nuanţă, într-o lume în care viziunea lui Bezos se materializează ar exista, desigur, un impact semnificativ asupra sustenabilităţii. Până când se va ajunge la călătorii intergalactice, lumea are doar o planetă potrivită pentru viaţa umană. „Am fost pe toate planetele din acest sistem solar cu sonde robotice”, spune Bezos. „Aceasta este cea potrivită.” 

În forma sa cea mai simplă, producţia în spaţiu se referă la orice este fabricat în spaţiu care poate fi apoi utilizat pe Pământ sau ... în cosmos. Absenţa gravitaţiei permite procese de fabricaţie unice care nu pot fi reproduse pe Pământ, datorită fizicii interesante a imponderabilităţii – când materia nu are greutate.

Dar fabricile spaţiale nu se referă doar la sustenabilitate. Aprofundând subiectul, Departamentul apărării naţionale al SUA a concluzionat că, deşi este nevoie de mult mai multe cercetări, producţia în spaţiu ar putea avea în cele din urmă un impact major asupra calităţii materialelor avansate care pot fi produse de SUA. Sita Sonty, CEO al Space Tango, a declarat pentru Forbes că producţia în microgravitaţie sau gravitaţie zero ar putea permite „proprietăţi structurale superioare” capabile să aibă un impact asupra unei multitudini de industrii şi produse”. Nimic dintre cele de mai sus nu sugerează că fabricile spaţiale vor fi următorul mare lucru. Sunt şanse mari ca nici măcar copiii şi nepoţii celor de acum să nu vadă vreodată operaţiuni de producţie complete în spaţiu. Adesea, exagerările se transformă într-o tornadă, iar ceea ce rămâne după ce furtuna se temperează este ceva de nişă, mai specializat – dar cu potenţial util.  Acest lucru nu va opri ca o mulţime de investiţii să se alăture acestei explozii. Rezultatele care au impact asupra producătorilor de zi cu zi sau asupra societăţii actuale în general sunt probabil la multe decenii distanţă. Industria participă doar la descoperiri, la fel cum legiunile de oameni de ştiinţă lucrează pentru a descoperi corpul uman, căutând să înţeleagă înainte de a implementa orice fel de soluţie reală la o problemă. Dar nu trebuie uitat că, uneori, chiar cele mai neobişnuite idei sunt cele care creează de fapt inovaţii revoluţionare.   

Traducere şi adaptare: Bogdan Cojocaru