太空3D打印技术一座新的里程碑

据南极熊了解，2017年6月，加利福尼亚的太空制造公司（Made In Space）在美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的热真空室内成功打印了“扩展结构”太空制造公司是一家想要在太空中建设望远镜及其他大型结构的高科技公司，最近，它朝着这一目标迈进了一步。这家公司设计制造的3D打印机，可以打印出各种各样的聚合物合金物体，其中最大的是一个长度为33.5英寸（约85厘米）的梁，打印测试时间花费24天，打印地点为硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心热真空室（TVAC）。

这一里程碑标志着，3D打印机第一次在类似太空的环境中制造了一个“扩展结构”，太空制造公司的代表在8月10日的一次新闻发布会中宣布了此次成功的消息。（热真空室可以模拟太空中的温度及真空情况，但地球重力仍然存在。）“这是一个重要的里程碑, 因为它意味着我们现在可以自适应地在太空中按需打印了，”太空制造公司的首席执行官安德鲁·拉什说。“我们明显地减少了这一技术的风险。”

太空制造公司早已展示了零重力条件下的打印技术，这家公司为国际空间站制造了两台3D打印机。（美国国家航空航天局拥有其中一台，太空制造公司拥有的另外一台被用于商业用途。）但是这两台国际空间站3D打印机都安装在空间站内，他们并没有经历过太空中的真空及极端温度变化。

放置于硅谷的美国国家航空航天局艾姆斯研究中心热真空室的3D打印机被命名为“太空建筑师”。这台打印机于2017年6月的测试过程中在类似太空环境下打印了无数的物体，太空制造公司的代表说。图片来源：太空制造公司

在6月的测试过程中表现优秀的打印机是“太空建筑师”机器人系统的一部分，这个系统是太空制造公司依照美国国家航空航天局“临界点技术”合同研发的。美国国家航空航天局空间技术任务委员会认为，如果对一项技术的能力演示验证进行投资，将导致技术成熟度的大幅提升、更接近投入商业航天应用，能够显著提高合作伙伴将技术成功市场化的能力，那么这项技术则被认为处于“临界点”。太空建筑师机器人系统还拥有机器人手臂，该手臂可与3D打印机一同工作，在实际太空中建设并组装各种结构。（在8月10日的一次新闻发布会中，太空制造公司展示了一个机器人手臂，这个手臂可以自动地抓住小珠子并将其塞进适当的洞口中。当时不允许拍照，不然的话，本文就会奉上一张当时的照片了。）


这一技术将使得设计和制造更为巨大、更具野心的太空航天器成为可能，这种技术制造的设备不需要塞到火箭头部运输仓内，不需要经历发射时的严酷考验，美国国家航空航天局的官员说。“我们相信，通过机器人系统在太空中进行生产和组装，将彻底改变我们设计、部署以及操作太空系统的方式，”美国国家航空航天局空间技术任务委员会主任史蒂夫·尤尔奇克在新闻发布会上说。“太空建筑师系统的出现，将使得一系列的太空中制造及组装技术成为可能，”他补充说。

其中一项潜在可能技术是，建造更大的空间望远镜。尤尔奇克举了一个例子，就是美国国家航空航天局非常期待的、耗资88亿美元（约587亿人民币）的詹姆斯韦伯太空望远镜，这个望远镜的主镜面就有21.3英尺（6.5米）宽。

詹姆斯韦伯太空望远镜将被拆散包装起来，以便2018年11月进行发射送入太空，因此，在升空之后还需要进行80多次单独的部署操作，才能够最终让望远镜能够对太空进行观测，尤尔奇克说。这种办法可以用来建设一个镜面宽达26英尺（8米）的太空望远镜，他补充说。但美国国家航空航天局希望建造更大的太空望远镜，至少要有12米宽，以便搜集太阳系外行星大气层中的生命迹象，及执行其他的野心勃勃的观测任务。

“考虑到当前的发射运输器情况以及如何才能够把这些设备放入发射运输器护罩中，这个任务目前还不能通过一次发射就搞定，”尤尔奇克对太空网说。“要经过很多次发射，每次将一部分设备送入太空，这样做实在太昂贵了。”

太空建筑师系统将能够轻松廉价地完成这些工作，他补充说道：任务管理人员只需要将打印原材料送到这个三个手臂的太空航天器中，机器人系统就可以直接在太空轨道中制造望远镜。但是，太空建筑师系统的用途不单单是制造这些新东西：它还能够修补及增大目前已经在太空中的人造卫星，拉什说。

太空制造公司的下一个重大技术目标是，要将太空建筑师机器人系统的3D打印机同机器人手臂操作系统结合起来，拉什说。在这个目标实现之后，这家公司将会在地球轨道上实际部署一个展示任务系统。再接下来，就会是一次全面的商业运营任务。根据他目前所知道的情况，尤尔奇克预测，太空建筑师系统将于21世纪20年代中期升空并运行。但拉什并不认同这一点。“我认为，到那个时候，很有可能已经不是升空运行，而是早已建成具有生产操作性的系统，”他对太空网说。

来源：太空网Space.com