太空3D打印技術(shù)一座新的里程碑

據(jù)南極熊了解，2017年6月，加利福尼亞的太空制造公司（Made In Space）在美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的熱真空室內(nèi)成功打印了“擴(kuò)展結(jié)構(gòu)”太空制造公司是一家想要在太空中建設(shè)望遠(yuǎn)鏡及其他大型結(jié)構(gòu)的高科技公司，最近，它朝著這一目標(biāo)邁進(jìn)了一步。這家公司設(shè)計制造的3D打印機(jī)，可以打印出各種各樣的聚合物合金物體，其中最大的是一個長度為33.5英寸（約85厘米）的梁，打印測試時間花費24天，打印地點為硅谷的美國國家航空航天局艾姆斯研究中心熱真空室（TVAC）。

這一里程碑標(biāo)志著，3D打印機(jī)第一次在類似太空的環(huán)境中制造了一個“擴(kuò)展結(jié)構(gòu)”，太空制造公司的代表在8月10日的一次新聞發(fā)布會中宣布了此次成功的消息。（熱真空室可以模擬太空中的溫度及真空情況，但地球重力仍然存在。）“這是一個重要的里程碑, 因為它意味著我們現(xiàn)在可以自適應(yīng)地在太空中按需打印了，”太空制造公司的首席執(zhí)行官安德魯·拉什說�！拔覀兠黠@地減少了這一技術(shù)的風(fēng)險。”

太空制造公司早已展示了零重力條件下的打印技術(shù)，這家公司為國際空間站制造了兩臺3D打印機(jī)。（美國國家航空航天局擁有其中一臺，太空制造公司擁有的另外一臺被用于商業(yè)用途。）但是這兩臺國際空間站3D打印機(jī)都安裝在空間站內(nèi)，他們并沒有經(jīng)歷過太空中的真空及極端溫度變化。

放置于硅谷的美國國家航空航天局艾姆斯研究中心熱真空室的3D打印機(jī)被命名為“太空建筑師”。這臺打印機(jī)于2017年6月的測試過程中在類似太空環(huán)境下打印了無數(shù)的物體，太空制造公司的代表說。圖片來源：太空制造公司

在6月的測試過程中表現(xiàn)優(yōu)秀的打印機(jī)是“太空建筑師”機(jī)器人系統(tǒng)的一部分，這個系統(tǒng)是太空制造公司依照美國國家航空航天局“臨界點技術(shù)”合同研發(fā)的。美國國家航空航天局空間技術(shù)任務(wù)委員會認(rèn)為，如果對一項技術(shù)的能力演示驗證進(jìn)行投資，將導(dǎo)致技術(shù)成熟度的大幅提升、更接近投入商業(yè)航天應(yīng)用，能夠顯著提高合作伙伴將技術(shù)成功市場化的能力，那么這項技術(shù)則被認(rèn)為處于“臨界點”。太空建筑師機(jī)器人系統(tǒng)還擁有機(jī)器人手臂，該手臂可與3D打印機(jī)一同工作，在實際太空中建設(shè)并組裝各種結(jié)構(gòu)。（在8月10日的一次新聞發(fā)布會中，太空制造公司展示了一個機(jī)器人手臂，這個手臂可以自動地抓住小珠子并將其塞進(jìn)適當(dāng)?shù)亩纯谥�。�?dāng)時不允許拍照，不然的話，本文就會奉上一張當(dāng)時的照片了。）


這一技術(shù)將使得設(shè)計和制造更為巨大、更具野心的太空航天器成為可能，這種技術(shù)制造的設(shè)備不需要塞到火箭頭部運輸倉內(nèi)，不需要經(jīng)歷發(fā)射時的嚴(yán)酷考驗，美國國家航空航天局的官員說�！拔覀兿嘈牛�通過機(jī)器人系統(tǒng)在太空中進(jìn)行生產(chǎn)和組裝，將徹底改變我們設(shè)計、部署以及操作太空系統(tǒng)的方式，”美國國家航空航天局空間技術(shù)任務(wù)委員會主任史蒂夫·尤爾奇克在新聞發(fā)布會上說�！疤�空建筑師系統(tǒng)的出現(xiàn)，將使得一系列的太空中制造及組裝技術(shù)成為可能，”他補充說。

其中一項潛在可能技術(shù)是，建造更大的空間望遠(yuǎn)鏡。尤爾奇克舉了一個例子，就是美國國家航空航天局非常期待的、耗資88億美元（約587億人民幣）的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，這個望遠(yuǎn)鏡的主鏡面就有21.3英尺（6.5米）寬。

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將被拆散包裝起來，以便2018年11月進(jìn)行發(fā)射送入太空，因此，在升空之后還需要進(jìn)行80多次單獨的部署操作，才能夠最終讓望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)μ�空進(jìn)行觀測，尤爾奇克說。這種辦法可以用來建設(shè)一個鏡面寬達(dá)26英尺（8米）的太空望遠(yuǎn)鏡，他補充說。但美國國家航空航天局希望建造更大的太空望遠(yuǎn)鏡，至少要有12米寬，以便搜集太陽系外行星大氣層中的生命跡象，及執(zhí)行其他的野心勃勃的觀測任務(wù)。

“考慮到當(dāng)前的發(fā)射運輸器情況以及如何才能夠把這些設(shè)備放入發(fā)射運輸器護(hù)罩中，這個任務(wù)目前還不能通過一次發(fā)射就搞定，”尤爾奇克對太空網(wǎng)說�！耙�經(jīng)過很多次發(fā)射，每次將一部分設(shè)備送入太空，這樣做實在太昂貴了。”

太空建筑師系統(tǒng)將能夠輕松廉價地完成這些工作，他補充說道：任務(wù)管理人員只需要將打印原材料送到這個三個手臂的太空航天器中，機(jī)器人系統(tǒng)就可以直接在太空軌道中制造望遠(yuǎn)鏡。但是，太空建筑師系統(tǒng)的用途不單單是制造這些新東西：它還能夠修補及增大目前已經(jīng)在太空中的人造衛(wèi)星，拉什說。

太空制造公司的下一個重大技術(shù)目標(biāo)是，要將太空建筑師機(jī)器人系統(tǒng)的3D打印機(jī)同機(jī)器人手臂操作系統(tǒng)結(jié)合起來，拉什說。在這個目標(biāo)實現(xiàn)之后，這家公司將會在地球軌道上實際部署一個展示任務(wù)系統(tǒng)。再接下來，就會是一次全面的商業(yè)運營任務(wù)。根據(jù)他目前所知道的情況，尤爾奇克預(yù)測，太空建筑師系統(tǒng)將于21世紀(jì)20年代中期升空并運行。但拉什并不認(rèn)同這一點�！拔艺J(rèn)為，到那個時候，很有可能已經(jīng)不是升空運行，而是早已建成具有生產(chǎn)操作性的系統(tǒng)，”他對太空網(wǎng)說。

來源：太空網(wǎng)Space.com