ويُعمل التصميم التقليدي للسواتل في ظل قيود أساسية: فعندما تغادر المركبة الفضائية مهبط الإطلاق، يظل تشكيلها المادي ثابتا طوال مدة مهمتها، ويُرغم هذا التصميم الثابت مهندسي مكونات التشغيل المفرطة في الهندسة، ويبني في هوامش الأمان السخية، ويقبل أن لا يمكن للسواتل أن تتكيف مع الظروف المتغيرة، أو المكونات المهينة، أو متطلبات البعثات المتطورة، ويواجه نموذج تصنيع ناشئ تحديا لهذا الافتراض الذي طال أمده.

ما هو الطبع 4D؟

ويرتكز الطباعة من نوع 4D في جوهرها مباشرة على أسس الطباعة من 3D، ولكنه يستحدث بعدا رابعا حاسما: الزمن، ويُصنع الجسم من 4D المطبع باستخدام مواد ذكية مبرمجة أثناء عملية الطباعة لإجراء تحول محدد مسبقا عندما يتعرض لمحفز خارجي محدد، ويمكن أن يكون هذا الحافز هو الحرارة، والرطوبة، والضوء، وتغيير الهيكلة، ومكون كهربائي أو مختلط، أو مركب ميكانيكي ميكانيكي ميكانيكي.

والممكن الأساسي من الطباعة من نوع 4D هو فئة المواد المعروفة ببوليمرات الشكل، والخطوط المشابهة الشكلية، والهيدروجيلات، والبوليمرات المشابهة، مثلاً، يمكن طبعها بشكل مؤقت، ثم تُطلق في شكل مبرمج بشكل دائم عندما تكون مسخَّنة فوق درجة حرارة انتقال محددة.

وتشمل عملية البرمجة عادة طباعة العنصر في قياس جغرافي مستقر، ثم تزييفه آليا إلى شكل مدمج أو بديل، و " تركيب " الذي يتكون من عملية حرارية أو كيميائية، وعندما يطبق المحفز لاحقا، فإن الضغوط الداخلية المخزنة في المواد تدفع الانتعاش إلى الشكل المبرمج، وهذه الآلية قوية بوجه خاص بالنسبة للفضاء الجوي، حيث يمكن أن يطوي عنصر ليشغل الحد الأدنى من الحجم أثناء الإطلاق ثم يتوسع.

لماذا يحتاج الفضاء الجوي المكونات الديناميكية

وتواجه البعثات الفضائية بيئة معادية بطبيعتها: تقلبات الحرارة القصوى، والمكنسة، والإشعاع، وآثار الميكروميوستير، والتحدي الذي لا يكل من الكتلة المحدودة للأطلاق والحجم، وكل كيلوغرام يرتفع إلى المدار، وينتج عن ذلك آلاف الدولارات كل مقياس مكعب من حجم مقاسم التحميل، كما أن الهياكل التقليدية القابلة للانتشار - صفائف العزل، ومفكرات التفريغ، وأجهزة أشعة الشمس - المقاييس -

وعلاوة على ذلك، فعندما يصل الساتل إلى مداره التشغيلي، يمكن أن يتغير ملفه الشخصي، وقد يحتاج ساتل الاتصالات إلى تغيير نطاق الترددات مع تطور أنماط الطلب، وقد يعاني ساتل رصد الأرض من تدهور مستشعراته ويحتاج إلى تعويض، وقد تواجه بعثة علمية ظواهر غير متوقعة تستفيد من تشكيلة مختلفة من الأجهزة، فبإمكان هذه التكييفات أن تكرس جهودها لترسيب المواد، أو نظمها الزائدة عن الحاجة، أو أن تكتفي بقبول عناصر ذات طابع قياسي.

إن القيود المفروضة على حجم الإطلاق هي محفز قوي آخر، إذ إن حجم معرض الحمولة يفرض الأبعاد القصوى لسواتل في تشكيلتها المزودة بالبذور، إذ أن الهياكل التي يمكن أن تدمج في جزء من حجمها المنتشر، ثم تُستهل على مدار ذاتي، تسمح باختراقات أكبر من أجل الميكانيكيين، والصفائف الشمسية، والأدوات، ويمكن مثلاً أن يُستحلّل في شكل مظلة مسطحة من نوع 4D.

التطبيقات في الفضاء الجوي

وتمتد التطبيقات المحتملة للطباعة بواسطة 4D في تصميم السواتل إلى كل نظام فرعي تقريبا، من الهياكل والآليات إلى نظم التحكم الحراري والتكرار الراديوي، وتمثل المجالات التالية أكثر مجالات البحث والتطوير نشاطا.

موانع الحيوانات المنوية

إن الهوائيات من بين أكثر المرشحين واعداً للطباعة 4D في المركبات الفضائية، وهي هيكل تقليدي ساتلي مصمم خصيصاً لتواتر محدد ونمط شعاعي، وإذا تغيرت احتياجات البعثة أو إذا كان يتعين على الساتل أن يتحول بين نطاقات الاتصالات، فإن الهوائيات ثابتة في أدائه، ويمكن برمجة هوائي مطبعة من جهاز كهرباء مصمم على شكله لتغيير مساره أو مقياسه الكهربائي.

وقد أظهرت أفرقة البحوث نماذج أولية من الهوائيات المتناثرة التي تنتقل من تشكيلة إطلاق مسطحة إلى شكل تشغيلي مصفوف بدقة سطحية عالية، ويمكن إعادة التحول إلى ترددات مختلفة عن طريق التحكم في درجة التغير الشكلي، أما بالنسبة للسواتل الصغيرة ومجمعات الكوكب، حيث يقيد حجم المركبة الفضائية المتحركة، فإن المكثفات المسطحة ذات الصبغة 4 دال توفر وسيلة للنشر.

وبالإضافة إلى التحولات الوحيدة، هناك اهتمام متزايد بالهوائيات التي توجد بها دول مستقرة متعددة، ويمكن تصميم هيكل مطبعي من نوع 4D قفل شكلين أو أكثر تمييزاً حسب الحافز المطبق، مما سيسمح للسواتل بإعادة تشكيل نمطها الهوائي لمختلف وسائل الاتصال ذات السعة، أو الشعاع الواسع للبث، أو المسح الإتجاهي للاعتراض على الإشارة.

الهياكل والآليات القابلة للانتشار

إن الهياكل الفضائية الكبيرة - صفائف منعزلة، مشعات، أشواط شمسية، أجهزة ازدهار - تنتشر عادة بواسطة التلال المتحركة، أو التلال المحملة بالزبئبق، أو النظم المشتعلة، وكل نهج ينطوي على مقايضة في صدمات جماعية، وتعقيدية، وموثوقية، وصدمة نشر.

والمفهوم الذي حظي باهتمام كبير هو الخلية ذات ال ٤ دال: شريط مسطح رقيق من البوليمر الشكلي الذي يطبع في خط مستقيم، ثم يطوي على خط مطبوع للزيادة، وعندما يسخن، يعود الخلل إلى شكله المستقيم، وينشر اللوحة المرفقة، ويمكن ربط التسلسلات المتعددة بسلسلة من أجل خلق ثعبان أو ازدهار.

أما بالنسبة للمفكرين الناشرين على نطاق واسع، فإن الطباعة من نوع 4D تتيح تركيباً يطبع كغبار مسطح مع أضلاع مدمجة الشكل، وأثناء الإطلاق، يتم طلاء أو دحرجة الميمبراين، وفي المدار، تُطلق الأضلاع لتتبدل في شكلها المبرمج المزود بأجهزة التحكم في النسيج، مما يُحدث توتراً في نسيج تقليدي أو سطحي.

كما أن نشر الألواح الشمسية هو تركيب طبيعي آخر، إذ يمكن دمج طبقة فرعية من السعة الشمسية ذات الـ 4D في حجم صغير لإطلاقها ثم تتكشف في سطح مخطّط كبير عند التعرض للتدفئة الشمسية، كما أن نفس الحافز الحراري الذي يُحدث النشر متاح بطبيعة الحال عندما يصل الساتل إلى ضوء الشمس، ومن خلال اختيار جهاز البوليمر المكوّن مع درجة حرارة انتقالية أعلى من درجة الحرارة العالية في المركبة الفضائية الباردة.

نظم الرقابة الحرارية التكيفية

والإدارة الحرارية هي أحد أهم جوانب تصميم السواتل وأكثرها صعوبة، إذ تولد المكونات حرارة في فراغ لا يمكن فيه إلا أن يُنثر الإشعاع، وتتراوح البيئة الخارجية بين البرودة العميقة في الكسوف وبين التدفئة الشمسية الشديدة في ضوء الشمس، وتستخدم الرقابة الحرارية التقليدية أجهزة ثابتة، وأنابيب حرارية، وأجهزة للطباعة، وتُمكن من تكييف الأسطح الحرارية التي تغير اتجاهها نحو الحرارة، أو الهندسة.

ويمكن أن يتألف جهاز الموجة الحرارية من 4D من قطع شكلية تفتح عندما يكون الساتل ساخنا، مما يكشف سطحا عاليا من حيث النسيجية إلى الحرارة المشعّة، ويغلق الستار عندما يكون باردا ويحتفظ بالحرارة، وخلافا للتردد الآلي الذي يتكون من محركات وعلامات، لا توجد في هذه النظم ذات العينات الحيوية أي شكل من أشكال القوة، ولا تتطلب أي تحول من حيث الحرارة.

وثمة مفهوم آخر ينطوي على التحولات الحرارية المطبوعة: طبقة من البوليمر الشكلي التي تغير من أسلوبها الحراري عندما تكون مضغطة أو موسعة، وفي حالة انخفاض معدل النشاط، يمكن أن تعزل عنصر حساسة من جهاز الإشعال، وعندما تتحول إلى حالة ذات قدرة عالية على إحداث الاحترار، مما يؤدي إلى إحداث تحول في الحرارة خارج حدود الدولة التي يمكن أن تكيف البطارية دون أي درجة حرارة.

عناصر الصحة الذاتية والتعويض

وتخضع البيئة الفضائية مواد لتأثيرات الحطام الميكروميو والحطام المداري، والتدوير الحراري، والضرر الإشعاعي، بل إن البقعة أو الشقوق الصغيرة يمكن أن تروج وتساوى مع سفينة مضللة، أو بطانية متعددة الطوابق، أو عنصر هيكلي.

ويتحقق ذلك من خلال دمج الكبائن المجهرية أو شبكات النسيج التي تحتوي على عامل معالجة في مصفوفة البوليمر ذات الطباع 4D، وعندما ينشر الشقق عبر المواد، تمزق الكبسولات وتطلق عامل الشفاء الذي يضاعف من حجب الشق، ويمكن أيضاً تعزيز السلوك الشكلي لسحب وجوه الشق إلى الاتصال قبل التعافي.

وبالنسبة للهياكل الساتلية التي يجب أن تصمد سنوات الخدمة دون الصيانة، فإن القدرة على التعافي الذاتي يمكن أن تحسن كثيرا الموثوقية وأن تقلل من الحاجة إلى التكرار، فهى الهوائي المطبعة بأربعة ددات يمكن أن تصلح التمزقات المصغرة ذاتيا، مثلا، ستحافظ على أداء الترددات اللاسلكية دون تدخل، وفي حين أن هذه التكنولوجيا لا تزال في مراحل البحث المبكر، فإنها تمثل تطبيقا طويل الأجل مُلزما للطباعة بأربعة في الفضاء.

النهج الابتكارية التي تقود التكنولوجيا

ويتطلب تحقيق كامل إمكانات الطباعة من 4D للفضاء الجوي إحراز تقدم عبر تخصصات متعددة، ويسعى الباحثون والمهندسون إلى اتباع عدة استراتيجيات واعدة تتجاوز استبدال المواد البسيطة.

الطباعة المتعددة الوسائط مع واجهات متقطعة

ولا يمكن للطباعة من نوع واحد من نوع 4D أن تنتج سوى نمط تحول واحد، إذ يمكن للمهندسين، بطباعة مواد متعددة ذات استجابات مختلفة من الحوافز في عنصر واحد، أن يخلقوا تحولات معقدة ومتعددة المراحل، فعلى سبيل المثال، قد يستخدم هيكل قابل للانتشار جهازا واحدا من أجهزة البوليمر ذات الشكل يستجيب عند درجة حرارة 50 درجة مئوية للنشر الأولي، وثانية تستجيب عند درجة حرارة 80 درجة مئوية لآلية تعديل ثانوية أو قفل.

ويتمثل التحدي الرئيسي في ربط المواد المتفرقة دون خلق واجهات ضعيفة، إذ تقوم الطابعات المتقدمة المتعددة المواد الآن بإيداع طبقات الانتقال الوظيفي التي تصنف الخواص المادية بين المناطق، بما يضمن أن تكون الواجهة قوية مثل المادة السائبة، كما أن التجهيزات الرقمية للضوء ونظم الإسقاطات ذات المقياس الجزئي يمكن أن تطبع هياكل صلبة ذات نطاق عال، مما يتيح بالفعل إيجاد هياكل متجانسة ذاتية.

التصميم المُلهم بيولوجياً ومورفوجينات حاسوبية

وتوفر الطبيعة أمثلة وفرة للمواد والهياكل التي تتغير في مواجهة الطاقات البيئية: تطوي محطة ميموسا للبوديكا أوراقها عندما تلمست، وتفتح صنوبر الصنوبر وتغلق برطوبة، وتغلق مجموعة " فانوس " بآلية مزدوجة، وتُستخدم هذه النظم البيولوجية إلى الحد الأدنى من مدخلات الطاقة والموثوقية القصوى، وتستخدم المهندسين أدوات حاسوبية لدمج هذه الاستراتيجيات في أربعة.

ويمكن الآن أن تدمج الخوارزميات المثلى للأطباء السلوك المعتمد على الزمن كمتغير تصميمي، ولا يُستحسن جزء من ذلك قياساً جغرافياً واحداً بل من أجل مسار التحول، فتفتيش الخوارزميات من أجل تصميمات المواد التي تحقق التغيير المنشود مع أصغر حافز، أو الاستجابة السريعة، أو أعلى قابلية للتكرار، وهذه العملية، التي تسمى أحياناً استخدام بدائل عضوية أفضل من نوع 4D.

إن الهياكل القابلة للطي هي نهج مدروس بيولوجياً مفيداً بشكل خاص، إذ يمكن لعنصر ثنائي مطبع بحجم 4D أن يقطع بين شكلين مستقرين ويبقى في أي من الحالتين بدون طاقة مستمرة، وهذا مثالي للخراطيش والمفاتيح وأقفال النشر، ويبرمج السلوك المفاجئ باختلاف التركيبة المادية والغطاء في جميع أنحاء البلد، ويُستخدم حاجز الطاقة بين الدول لمنع حدوث حوادث من التقلبات أو التقلبات الحرارية.

المحاكاة المتقدمة والتوائم الرقمية

وتأكيداً لطريقة التصرف في بيئة الفضاء التي تبلغ مساحتها 4D أكثر تعقيداً من وضع هيكل ثابت، وقد تنطوي الممتلكات المادية على تغيير في درجات الحرارة والإجهاد والزمن؛ وقد ينطوي التحول على تشوهات كبيرة غير متماثلة جغرافياً؛ كما أن التقريب بين المطالب الحرارية والميكانيكية والثبات الكيميائية يتطلب محاكاة متعددة الفيزياء.

وهناك نهج رقمي مزدوج - حيث يوجد لكل عنصر من عناصر الطيران نموذج حسابي مطابق يجري تحديثه باستخدام بيانات درجة الحرارة الحالية من المركبة الفضائية، ويؤكّد أن ما ينتج عن ذلك من نتائج تُحدّد في حالة التكوين، وإذا كان من المقرر تغيير شكل الهوائي ذي الطبع 4D، يمكن أن يُحسّن التأقلم من مدة الانتقال باستخدام بيانات الحرارة الحالية من المركبة الفضائية، ويؤكد أن ما ينتج عن ذلك من نتائج يلبي مواصفات الأداء.

التصنيع وإعادة البرمجة في المدار

ولا تنطوي الرؤية الأطول أجلاً للطباعة من نوع 4D في الفضاء الجوي على تحولات مبرمجة مسبقاً فحسب، بل على القدرة على إعادة برمجة عنصر بعد أن يتم تصنيعه حتى في المدار، فالباحثون يستكشفون المواد التي يمكن إعادة تشكيلها مرات متعددة بتطبيق تسلسلات متحركة مختلفة، ويمكن أن يُدور بينهم وبينهم مركب حراري جديد من نوع واحد، مثلاً، باستخدام مركب حراري دائم.

هذا المفهوم يقود إلى فكرة "القمر الصناعي القابل للتداول" حيث يمكن أن يقوم نفس الهيكل المادي بأدوار وظيفية مختلفة طوال حياته، يمكن إعادة تشكيل الازدهار القابل للانتشار من دعم للصفوف الشمسية إلى ماسته، ويمكن تعديل المجس لتغيير طوله التنسيقي مع تطور المهمة، في حين أن نظم العلوم والتحكم المادية لقابلية التكيف هذه لا تزال في مرحلة التطوير المبكر،

التحديات الرئيسية والمفاوضات الهندسية

وعلى الرغم من المظاهرات الواعدة والبحث المتسارع، يجب التغلب على العديد من التحديات الهامة قبل قبول المكونات ذات الطابع 4D كمعدات مؤهلة للرحلات الجوية، وتشمل هذه الحواجز المواد والتصنيع والاختبار والعمليات.

مدة المواد في بيئة الفضاء

ولا يمكن بعد أن تكون البوليمرات الشبيهة وغيرها من المواد الذكية مؤهلة للتعرض الطويل الأجل للبيئة الفضائية، إذ إن الإشعاع العائم من سلاسل البوليمر المتدهورة، مما يسبب التهاب، وتفكك، وفقدان خصائص الكمائن، كما أن الأوكسجين الذري في أسطح المدار الأرضي المنخفضة بمعدل مليئ بالأشعة، يُفضي إلى حدوث تغيرات في كل سنة.

ومن دواعي القلق الأخرى تكرار الأثر الشكلي على العديد من الدورات، حيث إن وجود هيكل قابل للنشر يجب أن يعمل مرة واحدة قد يكون مقبولاً مع تحول واحد، ولكن الهوائي القابل لإعادة التشكيل الذي يحتاج إلى مئات أو آلاف الدورات يتطلب مادة تحتفظ بضغطة الاستهلاك وقوة التعافي بدون أي تهاب، والاختبار تحت الفراغ التمثيلي والظروف الحرارية أمر أساسي، كما أن البيانات المتعلقة بنظم التأثيرات المؤثرة الطويلة الأجل في التطبيقات الفضائية لا تزال محدودة.

مراقبة التحوّل بدقة

ويقود تغيير شكل جزء من المادة ٤ دال الضغوط الداخلية التي تم حبسه أثناء التصنيع وإطلاقها أثناء المحاكاة، وهذه الضغوط حساسة لسمك بارامترات الطباعة، وسرعة الطباعة، وتاريخ درجة الحرارة، والظروف اللاحقة للحجر، ولتحديد الهندسة الدقيقة للجزء، ويستلزم تحقيق تحول يفي بمواصفات التسامح الصارم )مثلاً، وجود سطح مجس دقيق في إطار عملية كاثولجية(

ومن الأمور الحاسمة أن توفر أجهزة التسخين والتوحيد الحراري المحتوية على الهيكل نشاطا حراريا محددا، ولكن يجب أن يضيف التحليل الحراري للمركبات الفضائية ما إذا كان التدفئة الشمسية أو الطلاء أو التحلل الالكتروني الداخلي يكفيان لحفز التحول في الوقت المناسب، وفي بعض الحالات، يجب أن يتخذ الساتل موقفا محددا أو ينتظر حالة مدارية معينة لتفعيل عنصر البعثة.

وعلاوة على ذلك، يجب التحكم في معدل التحول لتجنب صدمة الانتشار أو الإفراط في إطلاق النار، إذ إن الخلل الذي يفتح بسرعة كبيرة قد يلحق الضرر بهيكل المركبة الفضائية أو يسبب تمزقا غير متحكم فيه، ويجري وضع استراتيجيات تصميم تتضمن التخدير الفيزيائي، أو التفعيل التسلسلي، أو التوقفات الميكانيكية لضمان نشر سلس وقابل للتنبؤ.

Scalability of Manufacturing and Qualification

وقد تم بالفعل تحديد طباعة البوليمرات والمركبات من الدرجة الثالثة، ولكن رفع درجة الطباعة من ٤ دال إلى أحجام الإنتاج يمثل تحديات فريدة، فالطباعة المتعددة المواد ذات المراقبة المكانية الدقيقة للتكوين أبطأ وأكثر تعقيدا من الطباعة من المواد المفردة، وقد يكون حجم الطبعات المتعددة المواد ذات الاستبانة العالية أقل من ١٠٠ ملم في أي جزء من البُعد، وهو ما يمكن إنتاجه في شكل قطع من القطع.

ربما تكون عملية التأهيل والاعتماد أهم عقبة أمام عملاء الفضاء العسكريين والمدنيين، عادة ما تتطلب مواد هيكلية جديدة لسواتل ما سنوات من الاختبار والوصف قبل الموافقة على الطيران، وبالنسبة للأجزاء ذات الطابع 4D، يجب أن تكون عملية التأهيل مسؤولة ليس فقط عن الممتلكات المادية في الدولة المصنّعة ولكن أيضا عن الممتلكات بعد التحول وبعد تكرار التدوير.

نمذجة والتحقق من سلامة تصريف النفايات

فالاختبارات الأرضية للهياكل القابلة للانتشار ذات الطباعة 4D معقدة بالجاذبية، إذ يجب اختبار هيكل كبير ومرن يتكشف في الصفر على الأرض باستخدام خطوط هوائية أو بالونات الهيليوم أو الرحلات شبه البولية التي تستحدث آثارها وحدودها، والترابط بين نتائج الاختبارات الأرضية والسلوك داخل المدارات أمر غير مؤكد، مما يجعل من الصعب التحقق من أن مكونا مصمما من 4 دال سينفذ بالفعل في الفضاء.

يمكن أن يساعد المحاكاة المتقدمة على سد هذه الفجوة ولكن النماذج يجب أن تتأكد من بيانات اختبارات التكوين العالية، وقدرة على تركيب أجهزة الاستشعار - مقياس الرش، وأجهزة الترموز، وأجهزة القذف باللياف، وقطع الخيوط - في المكوّن 4D-طباعة أثناء التصنيع، توفر وسيلة لجمع البيانات في المدار عن التحول الفعلي.

التوقعات المستقبلية وخرائط الطريق

وتنتقل الطباعة من 4D إلى الفضاء الجوي من الفضول المختبري إلى النموذج الأولي الهندسي، وتشير عدة اتجاهات إلى أن التكنولوجيا ستدخل في الاستخدام العملي خلال العقد المقبل.

إن ثورة السواتل الصغيرة هي سائق قوي، فالكوبسات والسواتل الصغرى تواجه قيودا صارمة على الكتلة والحجم، وتعمل بميزانيات محدودة، كما أن هناك مجموعة من الهوائيات القابلة للانتشار ذات الطبع 4D أو صفيفة شمسية يمكن إدماجها في مسرح كويبسات بدون آليات منفصلة للانتشار تقلل من التكلفة والتعقيد، وقد قامت عدة بعثات تابعة للشركة التي تقودها الجامعة ببث هياكل مطبوعة من 3D، كما أن المنظمات التي تعمل على إنتاجها بمقياس 4D.

وما زال تطوير المواد يسيراً، فقد أثبت الباحثون وجود مُعدات شكلية ذات درجات حرارة انتقالية تتراوح بين - 20 درجة مئوية و أكثر من 200 درجة مئوية، وخواص الديكلتري الملائمة لتطبيقات الترددات، وقوام ميكانيكية مماثلة للثدييات الحرارية الهيكلية، كما أن أجهزة التصوير المُعدية الجديدة التي يمكن معالجتها على الطابع التجاري للدمغة الرقمية تقلل من الحواجز أمام دخول الباحثين والشركات الصغيرة.

مبادرات التصنيع في الفضاء توفر مسارا إضافيا، القدرة على 4D-print components على المدار - حيث بيئة الجاذبية الصغرية تسمح بطباعة الهياكل في حالتها الموسعة دون إزالة التشوهات - تُقلل الحاجة إلى الصبغ والغطاء - يمكن طبع هذا العنصر في شكله النهائي باستخدام مواد مستجيبة للكميات التي تشحن كمواد وسيطة، ثم تُعالج أو تُنشَّع بعد الطباعة.

وتتزايد أهمية الصناعة، إذ أن أهم المعالم الفضائية الجوية هي تمويل البحوث الداخلية بشأن الطباعة من 4D للهياكل الساتلية، وتنشأ البدئات حول التكنولوجيا، ومن المتوقع أن تصل السوق العالمية للطباعة من 4D إلى مئات الملايين من الدولارات في العقد المقبل، مع وجود الفضاء الجوي كأحد القطاعات الرئيسية، ومع تطور المواد والعمليات، فإن موجز المخاطر سيتحول من مظاهرة التكنولوجيا إلى مؤهلات لبرامج الإنتاج.

وفي الأجل الطويل، قد يغير الطباعة من حيث الطبع ٤ دال أساسا كيفية تصميم السواتل، وبدلا من تصميم مركبة فضائية حول مكونات ثابتة، سيصمم المهندسون للتحول، وسيطلق الساتل في شكل مدمج وقائم وسيتحول إلى صيغة أوسع وأكثر قدرة لنفسه، أما المهام التي تتطلب حاليا نظما فرعية مستقلة - فانتينا، والتحكم الحراري، وعناصر الإطلاق - فيمكن إدماجها في نتاج ساتلي واحد متعدد الوظائف.

فالتقارب بين الطباعة من نوع 4D والمواد الذكية الأخرى، والاستخبارات الاصطناعية للمراقبة، والتواؤم الرقمي، والصناعة التحويلية في الفضاء، يخلق نظاماً إيكولوجياً تآزرياً، وقد يصمم ساتلاً في المستقبل بواسطة حاسوب، يطبع في الفضاء من المواد المعاد تدويرها، ويمكن إعادة تشكيل نفسه بصورة مستقلة استجابة للظروف المتغيرة أو لأهداف جديدة في البعثات، والبعد الزمني في التصنيع لم يعد مفهوماً نظرياً؛ وقد أصبح هذا النظام مهيأساساً حقيقياً.