科普:3D打印機,空間站上的“五金店”
美國東部時間22日升空的“天鵝座”貨運飛船,正為國際空間站運送物資,其中一臺升級版3D打印機格外引人注目。國際空間站為何需要3D打印機?
為美國航天局提供3D打印機的“空間制造”公司首席技術官賈森·鄧恩認為,太空探索好比野外露營,一旦某些設備發生損壞往往需要“回家”才能處理,3D打印為空間站減少對地面維修的依賴提供了可能。
無論修理空間站馬桶所需的特殊扳手,還是衛星被太空垃圾撞出一個小洞,地面控制人員都能在數小時內為空間站內的3D打印機發送所需零部件的電子版圖紙,3D打印機就好像是空間站上的便捷“五金店”。
現代人講求“輕裝出行”,太空飛行也不例外。鄧恩解釋說,原材料比成品輕得多,3D打印從長期看能減少飛船為空間站送貨的次數,節省大量航天發射成本。在航天發射中,3D打印所用原材料的抗壓能力要強于成品部件,地球上生產裝配的成品設備需額外加固以防它們過度振動,僅減少加固一項就能將飛船載荷最多減少30%。
此外,很多科研項目需在微重力環境下實驗,實驗設備的尺寸、重量帶來的運輸限制和成本成為許多項目發展的瓶頸,而3D打印為開展這類研究提供了可能。科學家在地球上主要利用可供自由落體下墜的落塔和飛機拋物線飛行進行微重力研究,但大型設備的微重力環境實驗則無法開展。“空間制造”公司已開始接受企業和個人通過3D打印的方式,在太空開展硬件產品測試,每次打印收費從6000到3萬美元不等。
“空間制造”公司的產品策略負責人斯潘塞·皮特曼介紹說,為空間站送去3D打印機只是第一步,該公司還在研發一種零重力環境下的原料循環回收設備,計劃將空間站上的廢舊3D打印產品回收轉變為原材料并再度利用。其研制的另一種機器人安裝平臺則能自動裝配由3D打印機制作的大型配件。“不久的將來,小型人造衛星有望像樂高玩具一樣在空間站上打印裝配。”
美國航天局發言人特蕾西·麥克馬洪表示,在未來,3D打印有可能幫助人類開發其他星球,星際拓荒者可能借助3D打印工具更好開發外星資源、建造外星家園和基礎設施。
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