NASA使用3D打印技术制造更加经济高效卫星通信天线

2025年1月24日，南极熊获悉，美国宇航局（NASA）开发并成功测试了一款3D打印天线，旨在展示一种低成本、高效的方法，用于向地球传输科学数据。这项新技术为科学和探索任务开辟了使用经济高效解决方案的可能性。

3D打印天线

通过3D打印技术NASA能够在几小时内设计和打印气球天线。在实验过程中，团队使用了Fortify提供的打印机和导电油墨来打印天线的导电部分，这使得他们能够完全控制标准3D打印工艺无法实现的几种电磁和机械特性。

工程师们设计并制造了一个3D打印的磁电偶极天线，用于搭载在气象气球上进行飞行测试。这种偶极天线，具备两个“极点”，辐射模式呈现甜甜圈形状。天线的关键部分由低电阻、可调性和陶瓷填充的聚合物材料制成。

△NASA的3D打印天线进行测试

测试阶段

完成制造后，3D打印天线在位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的电磁消声室中进行了组装和测试。

消声室是戈达德最安静的房间之一，它是一个屏蔽空间，既可防止外部电磁波的干扰，又可抑制内部电磁波的外泄。这个房间消除了电磁波的回声和反射，模拟了太空的相对“安静”环境。

为了准备测试，美国宇航局实习生Alex Moricette将天线安装在消声室的桅杆上。天线开发团队利用消声室在类似太空的环境中测试性能。之后，美国宇航局的天线工程师在德克萨斯州巴勒斯坦的美国宇航局哥伦比亚科学气球设施进行了升空前的最后现场测试。

该团队与近空间网络的中继舰队协调，测试了3D打印天线发送和接收数据的能力。

他们通过向3D打印天线和气球计划的通信系统（使用标准卫星天线）发送信号以及从中接收信号来监控性能。两种天线都在不同的角度和高度进行了测试。通过将3D打印天线与标准天线进行比较，为最佳性能建立了基准。

△在另一个项目中，一种可以循环使用材料的3D打印天线示意

测试结果

在飞行过程中，携带3D打印天线的气象气球在10万英尺高空进行了环境生存能力测试，并安全回收。

数十年来，由弗吉尼亚州的NASA瓦洛普斯飞行中心管理的NASA科学气球计划一直使用气球将科学载荷送入大气层。这些气象气球搭载了用于测量大气压力、温度、湿度、风速和风向的仪器。收集到的信息被传回地面站供任务使用。

此次测试达到了团队预期的结果：利用3D打印技术的快速成型和生产能力，NASA能够比以往更快地制造出符合任务规范的高性能通信天线。实施这些现代技术进步对于NASA降低传统平台的成本和实现未来任务至关重要。

近太空网络由位于华盛顿NASA总部的SCaN（空间通信和导航）项目办公室资助，由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心运营。