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(guó)國(guó)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(jì)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(gè)長(zhǎng)度為33.5英寸（約85厘米）的梁，打印測(cè)試時(shí)間花費(fèi)24天，打印地點(diǎn)為硅谷的美國(guó)國(guó)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(gè)“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(huì)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(gè)重要的里程碑, 因?yàn)樗�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(shuō)�！拔覀兠黠@地減少了這一技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)�！�

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(guó)際空間站制造了兩臺(tái)3D打印機(jī)。（美國(guó)國(guó)家航空航天局擁有其中一臺(tái)，太空制造公司擁有的另外一臺(tái)被用于商業(yè)用途。）但是這兩臺(tái)國(guó)際空間站3D打印機(jī)都安裝在空間站內(nèi)，他們并沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)太空中的真空及極端溫度變化。

放置于硅谷的美國(guó)國(guó)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(tái)打印機(jī)于2017年6月的測(cè)試過(guò)程中在類似太空環(huán)境下打印了無(wú)數(shù)的物體，太空制造公司的代表說(shuō)。圖片來(lái)源：太空制造公司

在6月的測(cè)試過(guò)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(gè)系統(tǒng)是太空制造公司依照美國(guó)國(guó)家航空航天局“臨界點(diǎn)技術(shù)”合同研發(fā)的。美國(guó)國(guó)家航空航天局空間技術(shù)任務(wù)委員會(huì)認(rèn)為，如果對(duì)一項(xiàng)技術(shù)的能力演示驗(yàn)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(chǎng)化的能力，那么這項(xiàng)技術(shù)則被認(rèn)為處于“臨界點(diǎn)”。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(shí)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(huì)中，太空制造公司展示了一個(gè)機(jī)器人手臂，這個(gè)手臂可以自動(dòng)地抓住小珠子并將其塞進(jìn)適當(dāng)?shù)亩纯谥小．?dāng)時(shí)不允許拍照，不然的話，本文就會(huì)奉上一張當(dāng)時(shí)的照片了。）


這一技術(shù)將使得設(shè)計(jì)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(yùn)輸倉(cāng)內(nèi)，不需要經(jīng)歷發(fā)射時(shí)的嚴(yán)酷考驗(yàn)，美國(guó)國(guó)家航空航天局的官員說(shuō)�！拔覀兿嘈牛�通過(guò)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?cè)O(shè)計(jì)、部署以及操作太空系統(tǒng)的方式，”美國(guó)國(guó)家航空航天局空間技術(shù)任務(wù)委員會(huì)主任史蒂夫·尤爾奇克在新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)。“太空建筑師系統(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(bǔ)充說(shuō)。

其中一項(xiàng)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(gè)例子，就是美國(guó)國(guó)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(gè)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(lái)，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(dú)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(cè)，尤爾奇克說(shuō)。這種辦法可以用來(lái)建設(shè)一個(gè)鏡面寬達(dá)26英尺（8米）的太空望遠(yuǎn)鏡，他補(bǔ)充說(shuō)。但美國(guó)國(guó)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(yáng)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(cè)任務(wù)。

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

太空建筑師系統(tǒng)將能夠輕松廉價(jià)地完成這些工作，他補(bǔ)充說(shuō)道：任務(wù)管理人員只需要將打印原材料送到這個(gè)三個(gè)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(bǔ)及增大目前已經(jīng)在太空中的人造衛(wèi)星，拉什說(shuō)。

太空制造公司的下一個(gè)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(lái)，拉什說(shuō)。在這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之后，這家公司將會(huì)在地球軌道上實(shí)際部署一個(gè)展示任務(wù)系統(tǒng)。再接下來(lái)，就會(huì)是一次全面的商業(yè)運(yùn)營(yíng)任務(wù)。根據(jù)他目前所知道的情況，尤爾奇克預(yù)測(cè)，太空建筑師系統(tǒng)將于21世紀(jì)20年代中期升空并運(yùn)行。但拉什并不認(rèn)同這一點(diǎn)�！拔艺J(rèn)為，到那個(gè)時(shí)候，很有可能已經(jīng)不是升空運(yùn)行，而是早已建成具有生產(chǎn)操作性的系統(tǒng)，”他對(duì)太空網(wǎng)說(shuō)。

來(lái)源：太空網(wǎng)Space.com