在太空打印空间站

■ 杨孝文

在太空打印空间站

■ 杨孝文

如果我们可以在太空制造空间站部件，为什么还要在地球上的工厂里制造呢？如果你可以用一台3D打印机制造这些零件，为什么还要用工厂呢？这是新公司“太空制造”向航空航天业和潜在的投资者提出的问题。

“太空制造”计划研制3D打印机并将其发射到太空轨道，利用它们在太空直接打印出飞船和空间站部件，然后在失重状态下把它们组装起来。3D打印机的基本原理是：通过不断堆积金属、塑料或多种其他材料等“给料”的薄层来制造物体。据“太空制造”介绍，在太空“打印”出所需部件，可节省很多时间和资金。这项技术最终将被应用到其他世界，例如月球，帮助移民制造机器人部件或者建筑物组成部分，为他们在月球上建立一个立足点。

“太空制造”于2010年夏季成立，创始人詹森·杜恩说：“我们应该在太空里制造太空用品的想法是有道理的。”最近他在美国航空航天局艾姆斯研究中心举行的主题为“太空制造14：太空殖民的核心技术”的会议上，详细介绍了该公司的商业模式和计划。

杜恩和“太空制造”的其他创始人认为，基于太空的3D打印技术将会产生重大影响，它会使人类进入太空变得更简单，而且费用更低。杜恩说：“现在这种东西已经不再只是模型。”他表示，在太空制造部件，可使建造物的质量减少30%，这是因为工程师不用制造用来抵御发射时的震动和更大重力等问题的部件。

确实，在这种情况下，他们只需发射相关材料到太空就可以了，杜恩将之形容成是“灰色黏性物”，几乎可以把它们放到火箭的任何角落里送入太空。在发射过程中，有效载荷越重，所需燃料就越多，因此这么少的有效载荷，将能节省很多钱。除此以外，在太空制造部件还能避免因为运输设备破损或出故障而延误时间。把3D打印机送上空间站后，需要什么部件只要用它制造就成，不用再把替换部件从地球送往空间站，而坏掉的部件可以作为给料。

杜恩表示，前往月球或火星等其他世界的任务，也可随身携带3D打印机，以便帮助人类建立居留地。把金属或塑料作为给料，它们能制造出机器人的零部件。利用火星或月球土壤，它们能一点一点地建成住所。“太空制造”的科学顾问亚当·埃尔斯沃斯表示，一些研究人员已经用3D打印机制造了混凝土，因此月球风化层也能作为给料。从理论上来说，有一天金属给料也将从这些地外世界获得，把从地球运输材料的需求降至最低。杜恩说：“到时候你只需携带制作部件的工具和部件文档。”

“太空制造”一直在对不同类型的3D打印机模型进行评估，而且它也已经制造出一些太空级别的塑料部件。接下来它将对各种打印机在失重环境下的工作性能进行研究。

“太空制造”希望能尽快进行这一工作。在最初的实验阶段，该公司可能会利用私人公司研发的亚轨道飞行器，其中一些每次能提供大约20分钟的失重飞行。杜恩说，制造一个完整的零件需要几小时，但是在亚轨道飞行期间进行制造，将是一个很好的开端。

如果有一种打印机通过了测试，下一步该公司将在轨道里进行完整实验，届时有可能会登上国际空间站。通过研究发现，3D打印机可以制造小型、复杂产品，甚至一些可动部分。不过该公司希望证明它们也能制造更大的结构。因此在轨道里进行的实验，可能会涉及制造可以用来建设空间站的长横梁。

（张小宁 插图）