Hur laser & 3D‑utskrift kommer att bygga vår framtid i rymden

Rymdforskning har gjort betydande framsteg under de senaste decennierna, och med det har även våra ambitioner ökat. Det handlar inte längre bara om att besöka avlägsna planeter, utan snarare om att stanna där, och för det letar vi aktivt efter att bygga strukturer som ska stödja framtida rymdkolonisation och interstellära resor.

Att bygga utanför jorden är dock inte detsamma som att bygga på jorden. Konstruktion i rymden medför allvarliga utmaningar.

Till exempel kan kraftiga temperaturfluktuationer äventyra integriteten hos de byggmaterial vi använder här på jorden. Därefter finns mikrogravitation, vakuum i rymden, strålning, bristen på resurser som vatten och konventionella aggregat, samt logistiken kring att skjuta upp och montera komponenter i omloppsbana eller på främmande ytor.

Alla dessa utgör utmaningar som kräver att vi omprövar både material och metoder för konstruktion i rymden.

Framsteg som rymdbetong, mikrovågs‑sintring, lasersintring, termohärdande material och smältning/formning av regolit är några av de sätt som de hårda miljöförhållandena och resursbristen hanteras på.

3D‑utskriftsteknik är en annan avgörande innovation, som visar stor potential för att konstruera komplexa habitat och strukturer i rymden. Den erbjuder fördelarna med precision, ökad effektivitet, snabb härdning, stabilitet och minimering av avfall. 

Denna teknik kan användas med lokala material som mån‑ och marsjord för att bygga hållbara infrastrukturer, vilket minskar behovet av att transportera alla material från jorden.

En annan innovation som spelar en viktig roll här är automatiserade robotar, som bygger betongstrukturer i extrema miljöer och eliminerar behovet av mänsklig arbetskraft. De har realtidsövervakningsmöjligheter för att säkerställa byggkvalitet och säkerhet för långsiktigt boende.

Så är fältet för rymdforskning och kolonisation i snabb utveckling, och mitt i detta har forskare nu kommit på ett sätt att bygga riktigt stora strukturer för hållbara rymdoperationer. 

NOM4D‑resa: Laserbaserad rymdtillverkning

Ett team av ingenjörer från University of Florida (UF) arbetar med att tillverka precisionsmetallstrukturer¹ i omloppsbana med hjälp av laserteknik.  

Idén är att specifikt bygga massiva strukturer, såsom en 100‑meter solpanel i omloppsbana, med hjälp av avancerad laserteknik.  

Förutom solpaneler siktar teamet på att se storskaliga strukturer som rymdteleskop, satellitantenn eller till och med delar av rymdstationer byggda direkt i omloppsbana, vilket skulle innebära ett stort steg mot längre uppdrag och hållbara rymdoperationer.

“Vi vill bygga stora saker i rymden. För att bygga stora saker i rymden måste man börja tillverka saker i rymden. Detta är en spännande ny gräns.” 

För att genomföra sin forskning har universitetet erhållit ett kontrakt på 1,1 miljon dollar från DARPA. Medan andra universitet också utforskar rymdtillverkning är UF det enda som fokuserar på laserformning för rymdapplikationer.

För detta arbetar Miller och hennes studenter i samarbete med Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) och NASA:s Marshall Space Flight Center, som hjälper till att driva USA:s rymdprogram genom sina uppskjutningsfordon, rymdsystem, framdrivningssystem och hårdvara, toppmoderna ingenjörsteknologier samt banbrytande vetenskaps‑ och forskningsprojekt.

Så arbetar de tillsammans på ett projekt som heter NOM4D, vilket står för Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass‑efficient Design, och som syftar till att omvandla utvecklingen av rymdinfrastruktur.

För NOM4D är en av de största utmaningarna att komma förbi begränsningarna i storlek och vikt på raketlast. För att tackla dessa problem utvecklar UF‑teamet laserformningsteknik för att böja metaller till form genom att spåra precisa mönster på dem.

Om det görs exakt krävs ingen mänsklig inblandning eftersom laserens värme vrider metallen själv, vilket gör det till ett avgörande steg mot att orbital tillverkning blir verklighet. Enligt en teammedlem, Nathan Fripp, som är tredjeårs Ph.D.-student i materialvetenskap och ingenjörskonst:

“Med denna teknik kan vi bygga strukturer i rymden mycket mer effektivt än att skjuta upp dem fullt monterade från jorden. Detta öppnar upp ett brett spektrum av nya möjligheter för rymdforskning, satellitsystem och även framtida habitat.”

Att förändra metallens form korrekt och efter behov är en komplex process, så den komplexa laserböjningen är utan tvekan en stor prestation, men den är bara en del av ekvationen.

Utmaningen, noterade Miller, är att säkerställa att materialets egenskaper antingen förblir bra eller förbättras under processen. De böjda områdena måste fortfarande ha goda egenskaper samt vara tåliga och starka med rätt flexibilitet.

För att utvärdera materialen genomförde teamet kontrollerade tester på rostfritt stål, aluminium och keramik för att analysera hur variabler som värme, gravitation och laserinsats påverkar hur material böjs och beter sig.

“Vi utför många kontrollerade tester och samlar detaljerade data om hur olika metaller reagerar på laserenergi: hur mycket de böjs, hur mycket de värms upp, hur värmen påverkar dem och mer. Vi har också utvecklat modeller för att förutsäga temperaturen och böjningsgraden baserat på materialegenskaperna och laserenergiinsatsen. Vi lär oss kontinuerligt både från modellering och experiment för att fördjupa vår förståelse av processen.”

– Wei

Enligt UF:s pressmeddelande innefattade en av utvärderingarna testning av laserformning under rymdlika förhållanden, vilket krävde en termovakuumkammare. Denna tillhandahölls av NASA, vilket gjorde samarbetet med NASA Marshall Space Center avgörande för att avsevärt öka teknikens beredskapsnivå (TRL).

Denna testning leddes av Fripp och utfördes för att observera materialens respons på rymdens hårda miljö. Vad teamet fann var att ett antal faktorer, inklusive materialegenskaper, laserparametrar och atmosfäriska förhållanden, bestämmer de slutliga resultaten.

“I rymden förändrar förhållanden som extrema temperaturer, mikrogravitation och vakuum ytterligare hur material beter sig. Som ett resultat innebär anpassning av våra formningstekniker för att fungera pålitligt och konsekvent i rymden ett ytterligare lager av komplexitet.”

– Fripp

Forskningen vid UF började först redan 2021 och har sedan dess gjort stora framsteg. Men för att tekniken ska vara redo för användning i rymden måste den utvecklas vidare. Den är för närvarande i sitt sista år, med projektet planerat att avslutas sommaren 2026.

Även om frågor kvarstår kring olika aspekter av projektet, särskilt om att bevara materialintegriteten under laserformningsprocessen, är teamet optimistiskt eftersom varje simulering och laserprov för dem ett steg närmare den nya byggnadsåldern.

“Det är fantastiskt att vara en del av ett team som tänjer på gränserna för vad som är möjligt inom tillverkning, inte bara på jorden, utan även bortom den.”

– Wei

Miljövänliga byggklossar för utomjordiska habitat

I jakten på konstruktion utanför jorden provar forskare olika vägar, inklusive att utnyttja de resurser som finns på andra planeter.

Nyligen utvecklade forskare från Texas A&M University, tillsammans med samarbetspartners vid University of Nebraska‑Lincoln, levande material som omvandlar marsdamm till strukturer, vilket möjliggör autonom konstruktion på den röda planeten. Innovationer som dessa är viktiga för att förverkliga målet att kolonisera Mars.

Teamet har i flera år utforskat sätt att skapa konstruerade levande material genom biotillverkning, och slutligen har de skapat ett syntetiskt lavar‑system som kan producera byggmaterial självständigt, utan mänsklig inblandning.

Stöttad av NASA:s Innovative Advanced Concepts‑program, undersökte den senaste forskningen hur detta system kan användas för att konstruera strukturer på Mars med hjälp av regolit. Enligt Dr. Congrui Grace Jin från Texas A&M:

“Vi kan bygga ett syntetiskt samhälle genom att efterlikna naturliga lavar. Vi har utvecklat ett sätt att bygga syntetiska lavar för att skapa biomaterial som limmar samman marsregolitpartiklar till strukturer. Sedan, genom 3D‑utskrift, kan ett brett spektrum av strukturer tillverkas, såsom byggnader, hus och möbler.”

Det finns andra strategier för att binda marsregolit som redan har utforskats av andra forskare. Dessa metoder inkluderar de som baseras på svavel, magnesium och geopolymerkombinationer; dock är de alla starkt beroende av mänsklig arbetskraft, vilket gör dem opraktiska.

Självtillväxande mikrobiala system är ett annat sätt. Några av innovationerna inom detta område inkluderar att använda svampmycelium som naturligt bindemedel, ureolytiska bakterier för att producera kalciumkarbonat för tegelbildning, och bakteriell biomineralisering för att omvandla sand till solid murverk.

Trots att de är lovande är dessa metoder inte helt autonoma, eftersom de mikrober som används är begränsade till en enda art och kräver en konstant tillförsel av näringsämnen för att överleva, vilket gör yttre ingripande nödvändigt.

Så vände sig teamet till flera arter för sin helt autonoma självväxande teknik.

Heterotrofa filamentösa svampar användes här eftersom de främjar stora mängder biomineraler och kan överleva rymdens extrema förhållanden. De kombinerades med fotoautotrofa diazotrofiska cyanobakterier för att skapa det syntetiska lavar‑systemet. Teamet arbetar nu med nästa steg i sitt projekt, att skapa regolitbläck för 3D‑utskrift av bio‑strukturer.

“Potentialen för denna självväxande teknik att möjliggöra långsiktig utomjordisk utforskning och kolonisation är betydande.”

– Jin

För några månader sedan rapporterade forskare från Georgia Tech att de utvecklat en ny klass av modulära, omkonfigurerbara och hållbara byggklossar som är väl lämpade för både jordbaserade och utomjordiska habitat.

Enheterna, kallade Eco‑voxels (miljövänliga voxlar), kan minska koldioxidavtrycket med upp till 40 % samtidigt som de behåller den strukturella prestanda som krävs för flygplansvingar och bärande väggar.

Dessa 3D‑ekvivalenter till pixlar är tillverkade av polytrimetylentereftalat (PTT), ett delvis biobaserat polymer som härrör från majsocker och förstärks med återvunna kolfibrer från spillmaterial som förloras under tillverkning av rymdkomponenter.

Dessa eco‑voxels är lätta, kan monteras snabbt och förlitar sig på lokalt framtagna material, vilket gör dem till idealiska kandidater för framtida mån‑ eller mars‑skydd.

Mån‑ och Mars‑habitat: Den globala drivkraften framåt

Entusiasm för rymdforskning har tydligt lett till framsteg inom rymdteknik. När det gäller att etablera habitat på Månen och Mars har NASA varit aktivt involverat, förstått utmaningarna och utvecklat de nödvändiga systemen.

Dess Artemis‑program är bland de stora utvecklingarna vars mål är att etablera en permanent bas på Månen. NASA samarbetar också med det texanska byggteknikföretaget ICON för att bygga ett rymdbaserat byggsystem och har investerat i deras Project Olympus.

Projektets fokus ligger på robotkonstruktion, med målet att distribuera 3D‑skrivande robotar som kan skapa beboeliga strukturer, lagringsenheter och landningsplattor med material från Månen. Det har till och med genomfört ett årslångt experiment med sin 3D‑utskrivna Mars‑habitatprototyp.

Företaget har också byggt en verklig 3D‑utskriven struktur på 1 700 kvadratfot för NASA genom sitt Vulcan‑byggsystem. Den är designad av arkitekturfirman BIG och kommer att simulera Mars‑habitat för att stödja långsiktiga rymdmissioner. 

NASA utforskar också att använda mycelium‑tegelstenar gjorda av svampar för att bygga bostäder på Mars och Månen.

Under ledning av Lynn Rothschild, seniorforskare vid NASA:s Ames Research Center, fick projektet med namnet ”Mycotecture Off Planet” 2 miljoner dollar i finansiering från NASA:s Innovative Advanced Concepts (NIAC)-program, som är ”engagerat i att främja teknologier för att transportera våra astronauter, hysa våra utforskare och underlätta värdefull forskning.”

Konceptet innebär att astronauter tar med sig lätta strukturer som innehåller vilande svampar och använder en liten mängd vatten för att stimulera svamparna att växa. Mycelier är trådlika strukturer som utgör svampars huvuddel, kan växa till komplexa, robusta former och kan säkert inneslutas för att undvika kontamination. Dessutom kan mycelier användas för vattenfiltrering och för att extrahera mineraler från avloppsvatten.

Teamet har redan demonstrerat konceptets genomförbarhet genom att skapa svampbaserade biokompositer och testa prototyper, med fokus nu på att förbättra materialegenskaperna hos deras svampbaserade habitat och sedan testa dem i låg jordbana.

I Europeiska unionen (EU) har European Space Agency (ESA) gjort betydande framsteg.

Till exempel, år 2020 etablerade den en prototypanläggning för att producera syre från simulerat måndamm. Några år senare började den arbeta med Prospect, ett robotborr och ett miniatyrlaboratorium som bedömer potentiella resurser på Månen för att i framtiden kunna utvinna dem.

För att driva sina rymdplaner framåt samarbetar ESA med andra myndigheter som USA:s NASA, samt flera privata organisationer.

Det danska design‑byggföretaget SAGA har skapat ett kompakt träningshabitat för ESA. Dessa habitat har ett arbetsområde, ett gemensamt utrymme och sovkapslar. Aurelia Institute utvecklar under tiden modulära paneler som, när de har placerats i rymden, kan bilda större strukturer och erbjuda mer bekväma miljöer för astronauter.

Förutom sina resursextraktions‑ och habitatprototyper utvecklar ESA också kritiska tidsteknologier. Den har byggt ett Atomic Clock Ensemble in Space (ACES), som sköts upp i omloppsbana från Florida i april i år. Det består av två sammankopplade atomklockor, en med väteatomer och den andra med cesium, för att producera ett enda tick‑set med högre precision, exakt inom en sekund på 300 miljoner år.

Den högprecisionsklockan kommer att möjliggöra bättre navigation, resurshantering och även gravitationsmätningar, vilket stödjer en hållbar mänsklig närvaro bortom jorden.

Klicka här för att lära dig hur den framtida rymdekonomin kan se ut.

Även datalagring går till månen

Intressant nog undersöker företag till och med att flytta datacenter till rymden. Tidigare i år hade det floridabaserade företaget Lonestar Data Holdings sin enhet, stor som en skokartong, ombord på Athena‑lander (IM‑2) från Intuitive Machines. 

Syftet med IM‑2 är att demonstrera resurssökning, mån‑mobilitet och ämnesanalys för att hjälpa till att upptäcka vattenkällor för att etablera hållbar infrastruktur på månens yta samt i rymden.

Lonestar Data Holdings enhet ombord på IM‑2 bar samtidigt data från Vint Cerf, som erkänns som en av ”Internet‑fäderna”, samt från Floridas regering, bland andra.

Att placera datalagring på månen förväntas hjälpa till att övervinna utmaningarna med datacenter, en industri som upplever snabb tillväxt på grund av ökad efterfrågan på AI, maskininlärning och molntjänster. Datacenter är kända för sin höga energiefterfrågan, belastning på elnät och bullerföroreningar, vilket allt kan övervinnas av den enorma rymden.

Enligt Steve Eisele, Lonestars president och chef för intäkter, ”månen kan vara det säkraste alternativet” för dina data. ”Det är svårare att hacka; det är mycket svårare att penetrera; det ligger ovanför alla problem på jorden, från naturkatastrofer till strömavbrott till krig,” tillade han.

Företaget siktar på att lansera en kommersiell datalagrningstjänst år 2027 med hjälp av ett antal satelliter placerade i L1, Lagrange‑punkten mellan solen och jorden. Andra företag som Axiom Space och Starcloud planerar också sina egna satsningar.

”Den månbaserade ekonomin kommer att växa, och inom de kommande fem åren kommer vi att behöva digital infrastruktur på månen,” samt ”Mars och bortom. Det kommer att vara en stor del av vår framtid,” sade Eisele.

Investera i rymdforskning & kolonisation

Inom rymdområdet är Northrop Grumman Corporation (NOC ) djupt involverat genom NASA:s Artemis‑program, Gateway‑månbasystem, autonom robotik och forskning om tillverkning i rymden. Företaget arbetar också med avancerad framdrivning, storskaliga utskjutbara strukturer och precisionstillverkning.

Northrop Grumman Corporation (NOC )

Northrop Grumman Corporation har ett börsvärde på 72,57 miljarder dollar, med aktier som för närvarande handlas till 506,62 dollar, upp 7,44 % år‑till‑datum. Företaget har en EPS (TTM) på 25,36 och ett P/E‑tal (TTM) på 19,88 samt erbjuder en utdelningsavkastning på 1,83 %.

Finansiellt rapporterade företaget 9,5 miljarder dollar i försäljning och en rekordbaklogg på 92,8 miljarder dollar för Q1 2025. Nettoresultatet uppgick till 481 miljoner dollar, eller 3,32 dollar per utspädd aktie. Nästan 800 miljoner dollar återgick till aktieägarna genom utdelningar och återköp av aktier.

Senaste nyheter och utvecklingar för Northrop Grumman (NOC) aktie

Slutsats

När vi fortsätter att nå längre ut i kosmos blir det mycket tydligt att vi kommer att behöva mer än bara raketer för att bygga en permanent närvaro. Detta innebär robusta strukturer som kan hantera hårda miljöförhållanden och ta itu med resursbrist.

Från laserformning av metall i omloppsbana till bioengineerade material, autonoma robotar och 3D‑utskrift, banar dessa framsteg vägen för en hållbar framtid utanför jorden. Allteftersom forskningen fortsätter närmar vi oss att skapa ett permanent fotfäste bortom vår planet och bygga en verkligt interplanetär civilisation.

Klicka här för en lista över de bästa flygindustrins aktierna.

Redaktörens notering (juli 2025): Denna artikel uppdaterades för att inkludera ytterligare källhänvisning och för att ta bort en mening som felaktigt karakteriserade forskargruppens framsteg i utvecklingen av återkopplingsslingan.

Referenser:

^{1. Carter, P. (2025, June 25). Från klassrummet till kosmos: Studenter strävar efter att bygga stora saker i rymden. University of Florida News. Retrieved from https://news.ufl.edu/2025/06/manufacturing-in-space-with-lasers/}