3D打印深入太空探索領(lǐng)域，推動(dòng)太空行動(dòng)和月球探索

2024年4月，南極熊獲悉，美國太空制造商Rocket Lab從 U.S. Space Force獲得了一份價(jià)值 1,449 萬美元的合同，用于加強(qiáng)太空軌道的研究任務(wù)。Astrobotic則與德國研究機(jī)構(gòu)合作，率先利用月球資源在月球上進(jìn)行 3D 打印。兩者均定于未來兩年內(nèi)推出，標(biāo)志著地外發(fā)展的重大進(jìn)步，體現(xiàn)了推動(dòng)太空探索新時(shí)代的進(jìn)步和協(xié)作精神。



Rocket Lab的戰(zhàn)略飛躍
作為太空領(lǐng)域的杰出參與者，Rocket Lab 接受U.S. Space Force（美國武裝部隊(duì)的太空戰(zhàn)部門）的委托，執(zhí)行一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)：太空測試計(jì)劃 30 (STP-S30)。該任務(wù)旨在通過發(fā)射 DISKSat（一顆專門設(shè)計(jì)的圓盤形衛(wèi)星）來促進(jìn)美國國防部(DoD) 的太空行動(dòng)。它將測試在極低地球軌道（VLEO）上的持續(xù)飛行，極低地球軌道距離地球較近，可以進(jìn)行更清晰、更詳細(xì)的觀測。此任務(wù)還側(cè)重于增強(qiáng)衛(wèi)星在這一具有挑戰(zhàn)性的軌道上長時(shí)間保持活躍和穩(wěn)定的能力，這對于連續(xù)數(shù)據(jù)收集和操作至關(guān)重要。

STP-S30 任務(wù)計(jì)劃于 2026 年上半年從弗吉尼亞州NASA 瓦洛普斯飛行設(shè)施的 2 號(hào)發(fā)射場發(fā)射，是軌道服務(wù)計(jì)劃 4 (OSP-4) 的關(guān)鍵部分，旨在發(fā)射進(jìn)入太空的重要任務(wù)，由美國太空系統(tǒng)司令部管理（致力于確保國家始終能夠有效進(jìn)入太空并在太空中運(yùn)作的太空部隊(duì)組織）。Rocket La表示，這項(xiàng)任務(wù)將有助于推動(dòng)太空探索，支持更廣泛的國防和研究工作。

DISKSat 將部署在 Rocket Lab 的 Electron 航天器上執(zhí)行專門任務(wù)，這是一種輕型高效的運(yùn)載工具，旨在將小型衛(wèi)星送入太空。 Electron 以其精確性和可靠性而聞名，已成功在多個(gè)軌道上發(fā)射了 40 多項(xiàng)任務(wù)。

Rocket Lab 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Peter Beck 表示：“靈活、響應(yīng)迅速且可靠的發(fā)射對于確保國家的彈性太空能力至關(guān)重要，我們很自豪能夠與 Electron 再次將其交付給太空部隊(duì)。在從橫跨兩個(gè)半球的發(fā)射臺(tái)成功發(fā)射 40 多次之后，我們一次又一次地為國防部、國家安全和商業(yè)太空用戶等提供服務(wù)，鞏固了 Electron 作為全球領(lǐng)先小型發(fā)射解決方案的地位。很高興能夠展示 STP-S30 成熟、經(jīng)過驗(yàn)證的執(zhí)行、速度和敏捷性的獨(dú)特組合。”


△Electron 位于弗吉尼亞州 NASA 瓦洛普斯飛行設(shè)施內(nèi)的大西洋中部區(qū)域太空港 2 號(hào)發(fā)射場

月球建設(shè)的更多可能性
Astrobotic 正在與德國領(lǐng)先的激光技術(shù)研究機(jī)構(gòu)Laser Zentrum Hannover (LZH) 以及柏林工業(yè)大學(xué)(TU Berlin)航空航天研究所合作，在月球上建立 3D 打印能力。與其他許多項(xiàng)目一樣，這個(gè)名為 MOONRISE 的項(xiàng)目計(jì)劃利用月球風(fēng)化層直接在月球表面創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施。

該任務(wù)定于 2026 年底進(jìn)行，將為 Astrobotic 的月球著陸器Griffin配備專門的激光系統(tǒng)，用于熔化風(fēng)化層，然后用它在月球表面形成結(jié)構(gòu)。研究將利用相機(jī)捕捉這一過程，使地球上的研究人員能夠通過人工智能（AI）引導(dǎo)的智能圖像處理系統(tǒng)對其進(jìn)行分析，以評(píng)估該過程，在月球表面找到合適的位置進(jìn)行激光熔化，并實(shí)現(xiàn)對月球表面的質(zhì)量控制。

業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁丹·亨德里克森 (Dan Hendrickson) 說道：“MOONRISE 團(tuán)隊(duì)正在測試一項(xiàng)用于未來月球活動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，我們很高興能夠通過競爭性的方式被選中來運(yùn)送他們的有效載荷。 MOONRISE 是新想法、新科學(xué)演示和新國家的一個(gè)很好的例子，可以利用著陸器運(yùn)送服務(wù)來進(jìn)一步探索月球�！�


△在 MOONRISE 項(xiàng)目中，科學(xué)家們正在研究如何使用激光在月球塵埃上 3D 打印帶有月壤的結(jié)構(gòu)

Astrobotic 是一家月球物流公司，旨在為商業(yè)和科學(xué)目的的月球有效載荷提供端到端的運(yùn)送服務(wù)。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，LZH 和柏林工業(yè)大學(xué)的研究人員旨在證明激光熔化在月球上是可行的，目標(biāo)是探索未來如何使用激光和 3D 打印從月球塵埃中創(chuàng)建著陸點(diǎn)、道路或建筑物。

從地球向月球運(yùn)輸材料相當(dāng)昂貴，每公斤價(jià)格高達(dá)一百萬美元。然而，這并不是人類第一次探索月球風(fēng)化層 3D 打印的潛力。原位資源利用(ISRU)，即使用在月球上發(fā)現(xiàn)的材料，已成為太空 3D 打印的一個(gè)關(guān)鍵焦點(diǎn)。一些公共組織、研究機(jī)構(gòu)和公司一直在研究這種強(qiáng)大的組合，以避免在地球外運(yùn)輸材料和機(jī)械的高昂成本。此外，這種方法對于開發(fā)人類在月球上生活所需的基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要，因?yàn)樗�是一種可持續(xù)且具有成本效益的解決方案。

該項(xiàng)目由德國航天中心 (DLR) 的德國航天局資助，德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和氣候行動(dòng)部提供 475 萬歐元，正在為兩年后的登月任務(wù)做準(zhǔn)備。與此同時(shí)，LZH 繼續(xù)與項(xiàng)目合作伙伴柏林工業(yè)大學(xué)合作進(jìn)行地球研究，重點(diǎn)是優(yōu)化激光熔化過程。研究人員正在試驗(yàn)柏林工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)的合成風(fēng)化層，并訓(xùn)練人工智能進(jìn)行月球部署。

未來展望
這些舉措代表了太空探索的巨大轉(zhuǎn)變，為未來空間系統(tǒng)的發(fā)展和在月球上建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的可能性提供了新的幫助。隨著太空領(lǐng)域的不斷發(fā)展，這些項(xiàng)目凸顯了3D打印技術(shù)在太空探索和創(chuàng)新中的重要性，將會(huì)為月球的進(jìn)一步探索奠定更深的基礎(chǔ)。