人从未比在太空行走时显得更为藐小，或更为巨大
语宙
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究竟，咱不能背一整套备件上天
3D打印技能又称增材制作，可谓新时代的造物技能。这种以金属或塑料等材料为打印质料、以数字模型为根底进行逐层打印的技能，相似我们的数字油画，在对应的数字编号处涂上颜料，数字编号悉数上色，整幅画也就完结了。假设数字编号更精密，二维的涂色变成三维的填充，就构成了3D打印的制作进程。
逐层打印的进程
3D打印技能这种精密分化、化零为整的技能特色，或许发生十分冷艳的效果：它简直能够造出任何形状的物品；全体规划制作，连接件较少乃至没有连接件，省工省料，有利于缩短研发周期、进步构件力学性能；按数字模型进行粘合剂和其它元素的增加，生成的新材料更均匀，本钱或许更低，规划更轻；有些制作上无法霸占的杂乱工艺，3D打印或许是处理的一个新途径。今日，在工业制作、航空、医疗、教育、文创等多个范畴，3D打印现已很常见。许多场景中它看上去并非不行代替，而在航天范畴，它是刚需。
航天工程以高本钱著称。一是经济本钱——地球巨大的引力势阱，带来了地球与太空之间巨大的运输本钱。二是时刻本钱——技能研发、产品研发往往继续数年，发射预备也要数个月。三是技能本钱——除掉高科技的研发运用，元器材的出产制作进程也需求杂乱且贵重的工艺。四是牢靠性本钱——空间环境的特殊性，对航天产品和发射活动的牢靠性要求十分高。跟着全球商业航天的鼓起和航天工业的培育、展开，航天工程需求从高本钱向低本钱逐渐改变。3D打印，便是这一改变进程中的东西之一。
3D打印在航天范畴的运用，包含For Space和In Space的运用。前者是指为了进入太空而制作航天设备的运用，后者则是指在空间环境中就地打印制作的运用。简略地说，一个在地上造好，一个在天上现造。
For Space 运用
较短时刻内，3D打印能够出产高牢靠的航天配备要害部件，进步出产功率，并或许经过轻型材料的挑选为运载减重；相关于技能老练的器材产品，这一技能也能够用于推进技能革新。在地上制作的For Space运用最重要的包含三类——
（1）航天器部组件打印
2014 年 1 月 6 日，SpaceX 发射了一枚猎鹰 9 号火箭，火箭其间一台 Merlin 1D 引擎运用了3D 打印制作的首要氧化剂阀门（Main Oxidizer Valve，MOV）。比较传统部件，运用 3D 打印技能制作的部件具有更高的强度、延展性以及断裂强度。3D 打印的 MOV 只花了两天时刻，运用传统浇铸技能出产则需求几个月。
SpaceX公司还用3D打印技能为其研发的龙飞船 2 号制作了SuperDraco推进器，完结了发起机由之前几十个不同零部组件减缩到现在的三个，而且将整个发起机的规划和制作周期缩短为几个月。
NASA运用3D打印技能，成功研发出了包含铜合金和铬镍铁合金的双金属火箭发起机焚烧器。因为焚烧器一次加工成型，功率大幅度的提高，一起这两种金属在内部发生了粘结交融，进一步增强了焚烧器结构的安稳性。俄罗斯运用3D打印技能制作了纳米卫星外壳。
3D打印火箭发起机焚烧测验
我国在3D打印技能For Space运用方面，也有不少效果。航天科技集团一院211厂运用3D打印成功试制出为发起机供给安稳动力输出的最要害部件：一体化喷注器。航天科技集团八院动力所与西北工业大学联合攻关，选用 3D 打印技能制作了固体姿轨控发起机上的燃气阀，一次成型，有用处理了传统工艺存在的工序繁复、功率低下、加工变形等问题。嫦娥四号中继星上，也有3D打印的多个杂乱形状铝合金结构件。
In Space 运用
在遥不行及的空间环境中，3D打印就地制作的特色，供给了宽广的In Space运用远景。
(1) 打印在轨急缺东西或航天器部组件代替品
2014 年，由 Made In Space 公司制作的第一台太空 3D 打印机在国际空间站上成功打印了一个扳手。这枚东西的图纸是由工程师在地上规划完结之后上传到 ISS的 3D 打印机中的。所以，只要在轨航天器通讯不断网，任何常用的东西都能够由地上规划好，再指令太空中的 3D 打印机进行制作。
一个朴素而巨大上的扳手
理论上来说，在轨运转的航天器，任何硬件都有坏的或许性。但一次航天活动不或许带着一切备份上天，经过后续发射送来代替部件也反常贵重。那么，哪个部件坏了就在轨打印一个补上，肯定是最优方案。
(2) 空间废料变废为宝
Made in Space公司曾宣告要将其出产的塑料收回设备送入太空，好把在轨航天器内抛弃的塑料处理成3D打印的原材料。此举可增加空间使命的自治才能和空间设备的作业寿数，下降费用和有用载荷的质量。相同，地球轨迹上作废的卫星也能够当作质料，经过太空中的金属 3D 打印，构成新的产品。至于太空中已有的3D 打印产品如果损坏了，那就更简略了——只需求把它融化成原材料，再次打印即可。
(3) 在轨拼装大型结构
现在人类发射入太空的航天器巨细，首要遭到其运载器巨细的约束。关于一些不行打开的空间大型结构——比方 ISS，有必要经过屡次发射加在轨拼装的办法，像搭积木相同一点一点地建起来。
换个思路呢？有公司研发了3D打印机器人SpiderFab，可在太空中打印、拼装部组件，对航天器进行就地扩展。乃至还有方案要把3D打印技能用于在太空打造轻质桁架，以构建较大的网状结构。这一技能现已在地上进行了验证。
轻型桁架更有利于“搭积木”
(4) 运用微重力特性打印地球人所需
关于合金制作、生物培育等活动而言，微重力的太空是一个迥异于地球的环境，3D打印则启动了一种新的成长办法。2018年12月，俄罗斯首先在国际空间站上运用3D生物打印机制作出了生物器官——老鼠的甲状腺。展开这一试验的俄罗斯3D Bioprinting Solutions公司宣告，还将与美国和以色列的科学家协作打印人体安排。公司标明，在零重力环境下，打印出来的器官和安排比在地球上老练得更快，功率也更高，最新研讨或许为在国际空间站上打印出人体器官铺平道路。
打印人体器官（模型图）
（5）运用外星原位资源搞基建
重返月球、登陆火星，人类必将走得更远。将建筑材料带到外星明显不行行，而运用外星原位资源进行3D打印制作，被认为是制作永久基地的一种办法。虽然面对怎么优化工艺等问题，马歇尔空间飞翔中心的研讨标明，月壤矿藏组成中包含了很多铝、钛、铁等元素，直接运用月球外表原材料进行3D打印制作彻底可行。欧空局赞助的一个项目专门研讨在月球上怎样因地制宜展开包含穹顶在内的基地建造，运用模仿月壤进行了地上测验，打印出了蜂窝结构构件。
ESA演示月球基地打印进程
失重环境中展开3D打印的可行性，现已在屡次抛物线飞翔和在轨操作中得到证明。我们来开一下脑洞：假设未来某一天，某个AI机器人默默地在太空中打印了几类生物，培育，然后拼装……传说中的外星人诞生了！
有什么不或许的呢？究竟，世界的来历仍然是个谜呢。（完）
（材料来历：NASA、ESA、CALT官网等）
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第 283 期
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