Hoe Lasers & 3D‑printen Onze Toekomst in de Ruimte Zullen Bouwen

Ruimteverkenning heeft de afgelopen decennia aanzienlijk vooruitgang geboekt, en daarmee zijn ook onze ambities gegroeid. Het gaat niet langer alleen om het bezoeken van verre planeten, maar om er te blijven, en daarvoor zoeken we actief naar het bouwen van structuren die toekomstige ruimtekolonisatie en interstellaire reizen zullen ondersteunen.

Bouwen buiten de aarde is echter niet hetzelfde als bouwen op aarde. Constructie in de ruimte brengt serieuze uitdagingen met zich mee.

Bijvoorbeeld kunnen extreme temperatuurschommelingen de integriteit van de bouwmaterialen die we hier op aarde gebruiken aantasten. Daarnaast is er microzwaartekracht, het vacuüm van de ruimte, straling, de schaarste aan hulpbronnen zoals water en conventionele aggregaten, en de logistiek van het lanceren en assembleren van componenten in een baan of op buitenaardse oppervlakken.

Al deze factoren vormen uitdagingen die vragen om een heroverweging van zowel materialen als methoden voor constructie in de ruimte.

Vooruitgangen zoals ruimtebeton, microgolf‑sinteren, lasersinteren, thermohardende materialen en het smelten/vormen van regolit zijn enkele manieren waarop de barre omgevingscondities en de schaarste aan hulpbronnen worden aangepakt.

3D‑printtechnologie is een andere cruciale innovatie, die groot potentieel toont voor het bouwen van complexe habitats en structuren in de ruimte. Het biedt voordelen zoals precisie, verhoogde efficiëntie, snelle uitharding, stabiliteit en minimalisatie van afval.

Deze technologie kan worden gebruikt met lokale materialen zoals maanstof en Marsbodem om duurzame infrastructuren te bouwen, waardoor de noodzaak om alle materialen van de aarde te transporteren wordt verminderd.

Een andere innovatie die hier een belangrijke rol speelt, zijn geautomatiseerde robots, die betonnen structuren bouwen in zware omgevingen en de noodzaak voor menselijke arbeid wegnemen. Ze beschikken over realtime monitoringmogelijkheden om de bouwkwaliteit en veiligheid voor langdurige bewoning te waarborgen.

Dus, het gebied van ruimteverkenning en -kolonisatie ontwikkelt zich snel, en te midden daarvan hebben onderzoekers nu een manier gevonden om echt grote structuren te bouwen voor duurzame ruimteoperaties. 

NOM4D‑reis: Lasergebaseerde Ruimtefabricage

Een team van ingenieurs van de University of Florida (UF) werkt aan het vervaardigen van precieze metalen structuren in een baan met behulp van lasertechnologie.¹  

Het idee is om specifiek enorme structuren te bouwen, zoals een 100‑meter zonnepaneel in een baan, met behulp van geavanceerde lasertechnologie.  

Naast zonnepanelen wil het team grootschalige structuren zien, zoals ruimtetelescopen, satellietantennes of zelfs delen van ruimtestations die rechtstreeks in een baan worden gebouwd, wat een belangrijke stap zou betekenen naar langere missies en duurzame ruimteoperaties.

“We willen grote dingen in de ruimte bouwen. Om grote dingen in de ruimte te bouwen, moet je beginnen met het vervaardigen van dingen in de ruimte. Dit is een opwindende nieuwe grens.” 

Om hun onderzoek uit te voeren, heeft de universiteit een contract van $1,1 miljoen van DARPA verkregen. Terwijl andere universiteiten ook ruimtefabricage onderzoeken, is UF de enige die zich richt op laserforming voor ruimte‑toepassingen.

Hiervoor werken Miller en haar studenten samen met de Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) en NASA’s Marshall Space Flight Center, die het Amerikaanse ruimteprogramma vooruit helpt door lanceervoertuigen, ruimtesystemen, voortstuwingssystemen en hardware, geavanceerde engineeringtechnologieën en baanbrekende wetenschap‑ en onderzoeksprojecten.

Dus werken ze samen aan een project genaamd NOM4D, wat staat voor Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass‑efficient Design, en dat de ontwikkeling van ruimte‑infrastructuur wil transformeren. 

Voor NOM4D is een van de grootste uitdagingen het overwinnen van de beperkingen in grootte en gewicht van raketladingen. Om deze problemen aan te pakken, ontwikkelt het UF‑team lasertechnologie om metalen te buigen tot vorm door precieze patronen erop te volgen.

Als dit nauwkeurig wordt uitgevoerd, is er geen menselijke tussenkomst nodig, omdat de hitte van de laser het metaal zelf vervormt, wat een cruciale stap is richting orbitale fabricage die realiteit wordt. Volgens een teamlid, Nathan Fripp, een derde‑jaars Ph.D.-student in materiaalkunde en engineering: 

“Met deze technologie kunnen we structuren in de ruimte veel efficiënter bouwen dan ze volledig geassembleerd vanaf de aarde te lanceren. Dit opent een breed scala aan nieuwe mogelijkheden voor ruimteverkenning, satellietsystemen en zelfs toekomstige habitats.”

Het correct en naar behoefte veranderen van de vorm van het metaal is een complex proces, dus de complexe laserbuiging is zeker een grote prestatie, maar het is slechts een deel van de vergelijking.

De uitdaging, merkte Miller op, is ervoor te zorgen dat de eigenschappen van het materiaal tijdens het proces behouden blijven of verbeteren. De gebogen gebieden moeten nog steeds goede eigenschappen hebben, evenals taai en sterk zijn met de juiste flexibiliteit.

Om de materialen te beoordelen, voerde het team gecontroleerde tests uit op roestvrij staal, aluminium en keramiek om te analyseren hoe variabelen zoals warmte, zwaartekracht en laserinput de buiging en het gedrag van materialen beïnvloeden.

“We voeren veel gecontroleerde tests uit en verzamelen gedetailleerde gegevens over hoe verschillende metalen reageren op laserenergie: hoeveel ze buigen, hoeveel ze opwarmen, hoe de hitte hen beïnvloedt en meer. We hebben ook modellen ontwikkeld om de temperatuur en de mate van buiging te voorspellen op basis van de materiaaleigenschappen en laserenergie‑invoer. We leren continu zowel uit modellering als experimenten om ons begrip van het proces te verdiepen.”

– Wei

Volgens de UF persbericht, omvatte een van de beoordelingen het testen van laserforming onder ruimte‑achtige omstandigheden, waarvoor een thermovacuümkamer nodig was. Deze werd geleverd door NASA, waardoor de samenwerking met NASA Marshall Space Center cruciaal was voor het aanzienlijk verhogen van het technology readiness level (TRL).

Deze test werd geleid door Fripp en uitgevoerd om de reactie van de materialen op de harde omgeving van de ruimte te observeren. Het team ontdekte dat een aantal factoren, waaronder materiaaleigenschappen, laserparameters en atmosferische omstandigheden, de uiteindelijke resultaten bepalen.

“In de ruimte veranderen omstandigheden zoals extreme temperaturen, microzwaartekracht en vacuüm de manier waarop materialen zich gedragen verder. Als gevolg hiervan voegt het aanpassen van onze vormtechnieken om betrouwbaar en consistent in de ruimte te werken een extra laag complexiteit toe.”

– Fripp

Het onderzoek aan UF begon in 2021 en heeft sindsdien veel vooruitgang geboekt. Maar om de technologie klaar te maken voor gebruik in de ruimte, moet deze verder ontwikkeld worden. Het bevindt zich momenteel in het laatste jaar, met het project dat gepland is om in de zomer van 2026 te worden afgerond.

Hoewel er nog vragen bestaan over verschillende aspecten van het project, met name over het behouden van de materiaalintegriteit tijdens het laserformingproces, is het team optimistisch omdat elke simulatie en laser test een stap dichter bij het nieuwe tijdperk van constructie brengt.

“Het is geweldig om deel uit te maken van een team dat de grenzen van wat mogelijk is in fabricage verlegt, niet alleen op aarde, maar ook daarbuiten.”

– Wei

Milieuvriendelijke Bouwblokken voor Buitenaardse Habitats

In de zoektocht naar constructie buiten de aarde proberen wetenschappers verschillende routes, waaronder het benutten van de beschikbare hulpbronnen op andere planeten. 

Recentelijk ontwikkelden wetenschappers van Texas A&M University, samen met medewerkers van de University of Nebraska‑Lincoln, levende materialen die Martiaanse stof omzetten in structuren, waardoor autonome constructie op de rode planeet mogelijk wordt. Innovaties zoals deze zijn belangrijk om het doel van het koloniseren van Mars te realiseren.

Het team heeft al enkele jaren manieren onderzocht om ontworpen levende materialen te creëren via biofabricage, en uiteindelijk hebben ze een synthetisch korstmos‑systeem ontwikkeld dat zelfstandig bouwmaterialen kan produceren, zonder menselijke tussenkomst.

Ondersteund door het NASA Innovative Advanced Concepts‑programma onderzocht het nieuwste onderzoek hoe dit systeem kan worden gebruikt om structuren op Mars te bouwen met behulp van regolit. Volgens Dr. Congrui Grace Jin van Texas A&M: 

“We kunnen een synthetische gemeenschap bouwen door natuurlijke korstmossen na te bootsen. We hebben een manier ontwikkeld om synthetische korstmossen te bouwen om biomaterialen te creëren die Martiaanse regolitdeeltjes aan elkaar plakken tot structuren. Vervolgens kan via 3D‑printen een breed scala aan structuren worden gefabriceerd, zoals gebouwen, huizen en meubels.”

Er zijn andere strategieën om Martiaanse regolit te binden die al door andere onderzoekers zijn onderzocht. Deze methoden omvatten die gebaseerd op zwavel, magnesium en geopolymeerverbindingen; echter, ze zijn allemaal sterk afhankelijk van menselijke arbeid, waardoor ze onpraktisch zijn.

Zelfgroeiende microbiële systemen zijn een andere manier. Enkele innovaties op dit gebied omvatten het gebruik van schimmelmycelium als natuurlijke bindmiddel, ureolytische bacteriën om calciumcarbonaat te produceren voor baksteenvorming, en bacteriële biomineralisatie om zand om te zetten in solide metselwerk.

Hoewel veelbelovend, zijn deze praktijken niet volledig autonoom, aangezien de gebruikte microben beperkt zijn tot één soort en een constante toevoer van voedingsstoffen nodig hebben om te overleven, waardoor externe interventie noodzakelijk is.

Dus wendde het team zich tot meerdere soorten voor hun volledig autonome zelfgroeiende technologie.

Heterotrofe filamentachtige schimmels werden hier gebruikt omdat ze grote hoeveelheden biomineralen bevorderen en de zware omstandigheden van de ruimte kunnen overleven. Ze werden gecombineerd met fotoautotrofe diazotrofische cyanobacteriën om het synthetische korstmos‑systeem te maken. Het team werkt nu aan de volgende stap van hun project, het creëren van regolit‑inkt om bio‑structuren te 3D‑printen.

“Het potentieel van deze zelfgroeiende technologie om langdurige buitenaardse verkenning en kolonisatie mogelijk te maken, is aanzienlijk.”

– Jin

Een paar maanden geleden meldden wetenschappers van Georgia Tech ook de ontwikkeling van een nieuwe klasse modulaire, herconfigureerbare en duurzame bouwblokken die geschikt zijn voor zowel terrestrische als buitenaardse habitats.

De eenheden, Eco‑voxels (milieuvriendelijke voxels) genoemd, kunnen de CO2‑voetafdruk tot wel 40 % verminderen terwijl ze de structurele prestaties behouden die nodig zijn voor vliegtuigvleugels en dragende muren.

Deze 3D‑equivalenten van pixels zijn gemaakt van polytrimethyleen tereftalaat (PTT), een gedeeltelijk biogebaseerd polymeer dat is afgeleid van maïssuiker en versterkt met gerecyclede koolstofvezels uit het afvalmateriaal dat verloren gaat tijdens de productie van lucht‑ en ruimtevaartcomponenten.

Deze eco‑voxels zijn lichtgewicht, kunnen snel worden geassembleerd en vertrouwen op lokaal verkregen materialen, waardoor ze ideale kandidaten zijn voor toekomstige maan‑ of Marsonderkomens.

Maan‑ en Marshabitats: De Wereldwijde Vooruitgang

Enthousiasme voor ruimteverkenning heeft duidelijk geleid tot vooruitgang in ruimtetechnologie. Als het gaat om het vestigen van habitats op de maan en Mars, is NASA actief betrokken, begrijpt de uitdagingen en ontwikkelt de benodigde systemen.

Het Artemis‑programma is een van de belangrijke ontwikkelingen met als doel een permanente basis op de maan te vestigen. NASA werkt ook samen met het in Texas gevestigde bouwtechnologiebedrijf ICON om een ruimtegebaseerd constructiesysteem te bouwen en heeft geïnvesteerd in hun Project Olympus.

De focus van het project ligt op robotconstructie, met als doel 3D‑printrobots te implementeren die bewoonbare structuren, opslagunits en landingsplatformen kunnen creëren met materiaal van de maan. Het heeft zelfs een jaarlange experiment uitgevoerd op zijn 3D‑geprinte Mars‑habitatprototype.

Het bedrijf heeft ook een echte 3D‑geprinte structuur van 1.700 vierkante voet voor NASA gebouwd via hun Vulcan‑constructiesysteem. Het is ontworpen door het architectenbureau BIG en zal een Mars‑habitat simuleren om langdurige ruimtemissies te ondersteunen. 

NASA onderzoekt ook het gebruik van myceliumstenen gemaakt van schimmels om huizen op Mars en de maan te bouwen.

Onder leiding van Lynn Rothschild, een senior wetenschapper bij NASA’s Ames Research Center, kreeg het project genaamd “Mycotecture Off Planet” $2 miljoen aan financiering van het NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)‑programma, dat “toegewijd is aan het bevorderen van technologieën om onze astronauten te transporteren, onze ontdekkingsreizigers te huisvesten en waardevol onderzoek te faciliteren.”

Het concept houdt in dat astronauten lichte structuren meenemen die doordrenkt zijn met slapende schimmels en een beetje water gebruiken om de schimmels te laten groeien. Mycelia zijn draadachtige structuren die het grootste deel van schimmels vormen, kunnen uitgroeien tot complexe, robuuste vormen en kunnen veilig worden ingesloten om besmetting te voorkomen. Bovendien kunnen mycelia worden gebruikt voor waterfiltratie en om mineralen uit afvalwater te extraheren.

Het team heeft al de haalbaarheid van hun concept aangetoond, door schimmelgebaseerde biocomposieten te creëren en prototypes te testen, met nu de focus op het verbeteren van de materiaaleigenschappen van hun schimmelhabitats en vervolgens testen in een lage aardse baan.

In de Europese Unie (EU) heeft het European Space Agency (ESA) aanzienlijke vooruitgang geboekt. Bijvoorbeeld, in 2020 richtte het een prototypeplant op om zuurstof te produceren uit gesimuleerde maanstof. Een paar jaar later begon het te werken aan Prospect, een robotboor en miniatuurlaboratorium dat potentiële hulpbronnen op de maan beoordeelt om ze in de toekomst te winnen. 

Om haar ruimteplannen vooruit te stuwen, werkt de ESA samen met andere agentschappen zoals NASA uit de VS, evenals meerdere particuliere organisaties.

Het Deense design‑build bedrijf SAGA heeft een compact trainingshabitat voor de ESA gecreëerd. Deze habitats hebben een werkruimte, een gemeenschappelijke ruimte en slaapcapsules. Het Aurelia Institute ontwikkelt ondertussen modulaire panelen die, eenmaal in de ruimte ingezet, grotere structuren kunnen vormen en een comfortabelere omgeving voor astronauten bieden.

Naast haar hulpbronnenwinning en habitatprototypes, ontwikkelt ESA ook kritieke timingtechnologieën. Ze heeft een Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) gebouwd, dat in april van dit jaar vanuit Florida in een baan is gebracht. Het bestaat uit twee gekoppelde atoomklokken, één met waterstofatomen en de andere met cesium, om een enkele reeks tikken met hogere precisie te produceren, nauwkeurig tot één seconde in 300 miljoen jaar.

De hoogprecisieklok zal betere navigatie, hulpbronnenbeheer en zelfs gravitatiewaarnemingen mogelijk maken, wat een duurzame menselijke aanwezigheid buiten de aarde ondersteunt.

Klik hier om te leren hoe de toekomstige ruimte‑economie eruit zou kunnen zien.

Zelfs Gegevensopslag Gaat Naar de Maan

Interessant genoeg onderzoeken bedrijven zelfs het verplaatsen van datacenters naar de ruimte. Eerder dit jaar had het in Florida gevestigde Lonestar Data Holdings een apparaat ter grootte van een schoenendoos aan boord van de Athena‑lander (IM‑2) van Intuitive Machines (LUNR ). 

Het doel van IM‑2 is om resource prospectie, maanmobiliteit en substantie‑analyse te demonstreren om waterbronnen te ontdekken, zodat duurzame infrastructuur op het maanoppervlak en in de ruimte kan worden opgezet.

Het apparaat van Lonestar Data Holdings aan boord van IM‑2 droeg ondertussen gegevens van Vint Cerf, die wordt erkend als een van “de vaders van het internet”, en van de regering van Florida, onder anderen.

Het plaatsen van gegevensopslag op de maan wordt verwacht de uitdagingen van datacenters te helpen overwinnen, een industrie die snelle groei kent door de toenemende vraag naar AI, machine learning en clouddiensten. Datacenters staan bekend om hun hoge energiebehoefte, die het stroomnet belast, en geluidsoverlast, die allemaal door de uitgestrekte ruimte kunnen worden overwonnen.

Volgens Steve Eisele, president en chief revenue officer van Lonestar, “kan de maan de veiligste optie” voor uw gegevens zijn. “Het is moeilijker te hacken; het is veel moeilijker te penetreren; het staat boven alle problemen op aarde, van natuurrampen tot stroomuitval tot oorlog,” voegde hij toe.

Het bedrijf streeft ernaar om tegen 2027 een commerciële gegevensopslagdienst te lanceren met behulp van een aantal satellieten geplaatst in L1, het Lagrange‑punt tussen de Zon en de Aarde. Andere bedrijven zoals Axiom Space en Starcloud plannen ook hun eigen stappen.

“De maan‑economie zal groeien, en binnen de komende vijf jaar zullen we digitale infrastructuur op de maan nodig hebben,” evenals “Mars en verder. Dat zal een groot deel van onze toekomst uitmaken,” zei Eisele.

Investeren in Ruimteverkenning & Kolonisatie

In het domein van de ruimte is Northrop Grumman Corporation (NOC ) diep betrokken bij NASA’s Artemis‑programma, Gateway maanoutpost‑systemen, autonome robotica en onderzoek naar fabricage in de ruimte. Het werkt ook aan geavanceerde voortstuwing, grootschalige inzetbare structuren en precisiefabricage.

Northrop Grumman Corporation (NOC )

Northrop Grumman Corporation heeft een marktkapitalisatie van $72,57 miljard, met aandelen die momenteel handelen tegen $506,62, een stijging van 7,44 % YTD. Het heeft een EPS (TTM) van 25,36 en een P/E (TTM) van 19,88, terwijl het een dividendrendement van 1,83 % biedt.

Financieel rapporteerde het $9,5 miljard aan omzet en een recordorderportefeuille van $92,8 miljard voor Q1 van 2025. De nettowinst bedroeg $481 miljoen, of $3,32 per verwaterde aandeel. Bijna $800 miljoen werd teruggegeven aan aandeelhouders via dividenden en aandeleninkoop.

Laatste Northrop Grumman (NOC) Aandelen Nieuws en Ontwikkelingen

Conclusie

Naarmate we dieper het universum doordringen, wordt het steeds duidelijker dat we meer nodig hebben dan alleen raketten om een permanente aanwezigheid op te bouwen. Dit betekent robuuste structuren die barre omgevingscondities aankunnen en de schaarste aan hulpbronnen aanpakken.

Van het lasersnijden van metaal in een baan tot bio‑engineerde materialen, autonome robots en 3D‑printen, deze vooruitgangen banen de weg naar een duurzame toekomst buiten de aarde. Naarmate het onderzoek vordert, komen we dichter bij het creëren van een permanente voetafdruk buiten onze planeet en het bouwen van een werkelijk interplanetaire beschaving.

Klik hier voor een lijst van top‑aerospace aandelen.

Redactienotitie (juli 2025): Dit artikel is bijgewerkt om extra bronvermelding toe te voegen en een zin te verwijderen die de voortgang van het onderzoeksteam op feedback‑lusontwikkeling verkeerd karakteriseerde.

Referenties:

^{1. Carter, P. (2025, June 25). Van klaslokaal tot kosmos: Studenten streven ernaar grote dingen in de ruimte te bouwen. University of Florida News. Retrieved from https://news.ufl.edu/2025/06/manufacturing-in-space-with-lasers/}