在太空打印空間站

■ 楊孝文

在太空打印空間站

■ 楊孝文

如果我們可以在太空制造空間站部件，為什么還要在地球上的工廠里制造呢？如果你可以用一臺3D打印機制造這些零件，為什么還要用工廠呢？這是新公司“太空制造”向航空航天業(yè)和潛在的投資者提出的問題。

“太空制造”計劃研制3D打印機并將其發(fā)射到太空軌道，利用它們在太空直接打印出飛船和空間站部件，然后在失重狀態(tài)下把它們組裝起來。3D打印機的基本原理是：通過不斷堆積金屬、塑料或多種其他材料等“給料”的薄層來制造物體。據(jù)“太空制造”介紹，在太空“打印”出所需部件，可節(jié)省很多時間和資金。這項技術(shù)最終將被應(yīng)用到其他世界，例如月球，幫助移民制造機器人部件或者建筑物組成部分，為他們在月球上建立一個立足點。

“太空制造”于2010年夏季成立，創(chuàng)始人詹森·杜恩說：“我們應(yīng)該在太空里制造太空用品的想法是有道理的?！弊罱诿绹娇蘸教炀职匪寡芯恐行呐e行的主題為“太空制造14：太空殖民的核心技術(shù)”的會議上，詳細(xì)介紹了該公司的商業(yè)模式和計劃。

杜恩和“太空制造”的其他創(chuàng)始人認(rèn)為，基于太空的3D打印技術(shù)將會產(chǎn)生重大影響，它會使人類進(jìn)入太空變得更簡單，而且費用更低。杜恩說：“現(xiàn)在這種東西已經(jīng)不再只是模型?！彼硎?，在太空制造部件，可使建造物的質(zhì)量減少30%，這是因為工程師不用制造用來抵御發(fā)射時的震動和更大重力等問題的部件。

確實，在這種情況下，他們只需發(fā)射相關(guān)材料到太空就可以了，杜恩將之形容成是“灰色黏性物”，幾乎可以把它們放到火箭的任何角落里送入太空。在發(fā)射過程中，有效載荷越重，所需燃料就越多，因此這么少的有效載荷，將能節(jié)省很多錢。除此以外，在太空制造部件還能避免因為運輸設(shè)備破損或出故障而延誤時間。把3D打印機送上空間站后，需要什么部件只要用它制造就成，不用再把替換部件從地球送往空間站，而壞掉的部件可以作為給料。

杜恩表示，前往月球或火星等其他世界的任務(wù)，也可隨身攜帶3D打印機，以便幫助人類建立居留地。把金屬或塑料作為給料，它們能制造出機器人的零部件。利用火星或月球土壤，它們能一點一點地建成住所。“太空制造”的科學(xué)顧問亞當(dāng)·埃爾斯沃斯表示，一些研究人員已經(jīng)用3D打印機制造了混凝土，因此月球風(fēng)化層也能作為給料。從理論上來說，有一天金屬給料也將從這些地外世界獲得，把從地球運輸材料的需求降至最低。杜恩說：“到時候你只需攜帶制作部件的工具和部件文檔。”

“太空制造”一直在對不同類型的3D打印機模型進(jìn)行評估，而且它也已經(jīng)制造出一些太空級別的塑料部件。接下來它將對各種打印機在失重環(huán)境下的工作性能進(jìn)行研究。

“太空制造”希望能盡快進(jìn)行這一工作。在最初的實驗階段，該公司可能會利用私人公司研發(fā)的亞軌道飛行器，其中一些每次能提供大約20分鐘的失重飛行。杜恩說，制造一個完整的零件需要幾小時，但是在亞軌道飛行期間進(jìn)行制造，將是一個很好的開端。

如果有一種打印機通過了測試，下一步該公司將在軌道里進(jìn)行完整實驗，屆時有可能會登上國際空間站。通過研究發(fā)現(xiàn)，3D打印機可以制造小型、復(fù)雜產(chǎn)品，甚至一些可動部分。不過該公司希望證明它們也能制造更大的結(jié)構(gòu)。因此在軌道里進(jìn)行的實驗，可能會涉及制造可以用來建設(shè)空間站的長橫梁。

（張小寧 插圖）