导读：现在，在各个国家之间展开了一场新的太空竞赛吗。这一次，世界各地的科学家都在努力实现各种目标，包括努力寻找一种方法殖民去往其他星球，通过各种技术确保人类能够真正地生活在外太空。为了实现这一目标，3D打印是可用于太空殖民的领先技术之一，这要归功于它的适应性、成本效益，当然还有就地取材的能力，如果我们真的想迁移到其他星球，这是一个关键的必要条件。现在各国人们将3D打印技术应用于太空殖民领域到那种程度呢？还面临着什么问题？太空殖民真的能变为现实吗？
ICON 和 NASA 在火星创建3D打印居住基地
在太空探索领域方面，NASA与3D打印建筑公司ICON合作，在火星“建造房屋”。在最新的项目中，NASA将研究在其他星球上创造居住地的可能性，ICON宣布将与建筑公司BIG-Bjarke Ingels Group合作设计 ，3D打印一个模拟的可在火星表面的居住房屋。这是有史以来的第一个火星建造房屋的项目，被命名为MARS DUNE ALPHA，这个模拟房屋占约为1700平方英尺，虽然整个基地只有不到160平方米，但麻雀虽小、五脏俱全。 基地中除了有卧室、厨房、浴室、工作间等必须设施之外，还设置了健身房、娱乐室、医疗室和种植庄稼的空间。制造完成后，该模型将被交付到位于德克萨斯州休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心进行测试。
△图片来源：ICON
通过 3D 打印在火星上生活？
自 2014 年以来，NASA 一直在举办一项名为3D打印居住房屋的挑战赛，旨在制造可以在太空中实现的3D打印的结构，以支持与地球不同的星球上的生命。几年前获奖的项目之一是MARSHA项目，该项目为火星上的3D打印房屋开发了一个概念。美国公司 AI Spacefactory 提出了锥形结构，其大小为34平方米。它将依靠在火星上发现的资源来建造（就地取材），不需要从地球运输材料，减少了大量的资源。MARSHA还设计了一个双壳系统，阻止由于火星温度变化引起的房屋结构变形。
△美国公司 AI Spacefactory 提出了锥形结构，图片来源：AI Spacefactory
Mars One 3D打印适用于火星的太空服
许多项目正在开发以到达火星，当然，知道如何到达火星很重要，但确保我们能够在“不死”的情况下踏上火星也同样重要。这就是为什么像NASA 和欧洲航天局 (ESA) 都正在研究这个问题的原因。考虑到这一点，2011年成立的Mars One公司推出了一款使用3D技术设计的宇航服。由于使用了数字化和增材制造，Mars One开发了一套完美适应宇航员形态的衣服，以确保在火星上的生存。
△太空服，图片来源：Mars One
Zebro Swarm 机器人建造火星地下基地
代尔夫特理工大学的研究人员发现了另一种使用3D打印在火星上建造房屋结构的方法，这次是使用机器人！代尔夫特的Zebro Swarm机器人可以挖掘火星上的地下生活空间，使用3D打印用火星材料进行墙壁加固。多台自主机器人的功能类似于蚂蚁建立基地，能够在地下挖掘时相互交流和分工。科学家们认为生活在地下更适合火星上的人类，因为火星地下的温度变化相比底面的温度变化来说，没有那么明显。南极熊获悉，欧空局已经认识到该项目的重要性，并为此项目提供了研发资金。
△火星地下建造房屋
Luyten有望在月球上3D打印房屋
Luyten是一家专门在太空探索领域用用增材制造技术的公司。作为Meeka项目的一部分，这家澳大利亚3D打印机制造商正在与新南威尔士大学 (UNSW) 合作目标是使用Platypus Galacticus 3D打印机在月球上建造房屋。利用这项技术和来自月球风化层的材料，Luyten有望建造长达12米、高9米的结构。此外，为了确定可建造的区域，Luyten计划派多台漫游车为Platypus Galacticus提供技术支持，一些用来收集月球材料（就地取材），一些用来观察确定环境情况。
△图片来源：Luyten
太空中的 3D 生物打印
太空生活并不像地球生活一般轻松，在太空上缺乏重力极大地影响了宇航员的骨骼和肌肉。所以，ESA研究人员一直致力于研究3D生物打印项目，设计皮肤和骨骼样本。打印过程是反向进行的，以证明它可以在微重力条件下转移到太空。如果宇航员可以在旅途中使用3D生物打印机，他们将能够应对医疗紧急情况，例如，在烧伤的情况下，机组人员可以打印新的皮肤。在ESA的案例库中，有多个皮肤和骨骼样本是用血浆、甲基纤维素和海藻酸盐进行3D打印的。
△使用人体血浆作为物墨水打印人体皮肤细胞的样本（照片来源：ESA – SJM Photography）
月出计划
2021年1月，来自布伦瑞克工业大学和汉诺威激光中心 (LZH) 的一组研究人员首次成功完成了3D打印月球风化层的实验。为了进行这个名为“月出”的实验，科学家们为月球车配备了激光器，以熔化月球材料。然后，研究人员使用了IRAS MIRA3D漫游车进行3D打印（这是一种专门设计用于在太空中进行3D 打印的月球车）。研究人员称已经利用风化层设计出了多个物体，这为在月球真正建造房屋奠定了基础。
△图片来源：LZH
3D打印生物粘合剂创可贴
作为名为“cosmic kiss”的太空任务的一部分，国际空间站上的宇航员对3D打印生物粘合剂创可贴进行了不同的测试，德国宇航员马蒂亚斯·莫雷尔测试了在太空中使用生物打印的胶布。Bioprint FirstAid的最终目标是在荒凉地区或极端条件下（缺乏医疗救助条件）能够提供救助。手持式机械生物打印机的使用方法是将其直接涂抹在皮肤损伤部位，然后使用特殊的生物墨水立即打印出类似石膏的条带。由于打印机的体积很小并且易于操作，科学家们称它未来可能用于太空中或地球上恶劣环境（例如北极地区）中。
△德国宇航员马蒂亚斯·莫雷尔测试了在太空中使用生物打印的胶布
LavaHive 项目
2015年3月，NASA 发起了3D打印房屋挑战赛。在 160 件参赛作品中，有一项作品脱颖而出。这个名为LavaHive的概念设计是由欧洲宇航员中心和奥地利集团 Liquifer Systems的成员开发的。与Moonrise项目一样，研究人员的想法是使用风化层作为3D打印材料。具体来说，LavaHive的主要设计是，在最中央建造充气型基地，由月球材料3D打印的墙壁进行加固。此外，为了获得足够大的居住空间，这个充气区域通过3D打印的隧道连接到三个子栖息地。
△图片来源：LavaHive
我国探月计划
针对我国的探月计划，中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁说：“如果我们在月球南极建设一个科研站，我们可以长时间对地球进行大动态、全方位、稳定的观察。2030年之前，我们将在月球南极建设一个科研站基本型。随着后期科研站规模的扩大，我们可以在月球上进行盖房子、打砖、3D打印等工作。同时，我们也可以在月球上开采矿物，这都是未来发展的方向。此外，我们还可以借助月球做跳板，前往更远的深空、更远的星球。“
中国微重力3D打印实验
我国最早在2016年3月，就曾在法国波尔多，93次抛物线飞行试验。试验中，中科院太空增材制造技术试验队，利用每次22秒微重力环境，用自主研发的3D打印设备和工艺成功打印了目标样品，证明了微重力环境下制造产品的可行性。
△抛物线飞行实验用打印机
继2016年牵头开展我国首次“太空3D打印”技术实验后，历经两年多的研究和准备，中科院太空增材制造技术试验队自主研发了纳米级类固态陶瓷膏体材料、3D打印陶瓷耐高温模具以及两套试验装备。使用欧洲失重飞机成功完成了微重力环境下陶瓷材料立体光刻成形技术试验，为我国在太空中实现多种材料的高精度制造奠定了必要技术基础。
△微重力实验
中国太空3D打印装备
2020年5月5日18时整，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭成功将搭载的新一代载人飞船试验船送入预定轨道，首飞任务取得圆满成功，实现空间站阶段飞行任务首战告捷。在此次新一代载人飞船上还搭载了一件完全由我国科研团队自主研发的新型装备——“连续纤维增强复合材料太空3D打印装备”，这是我国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维复合材料的3D打印实验。
△连续纤维复合材料的3D打印实验
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