眾所周知,天地間“快遞運輸”成本高昂,在太空中直接利用3D打印生產零部件具有省時省力等獨特優(yōu)勢。未來,太空3D打印將成為載人空間飛行和宇宙考察的標配裝備,勢必引領未來太空制造新潮流。
在人類探索太空的過程中,設備和材料的地面補給是順利完成太空任務的制約因素。從2010年開始,美國國家航空航天局就與太空制造公司開始了3D打印技術的探索工作,先后進行了微重力環(huán)境下的數(shù)百次試驗。2016年3月,美國國家航空航天局將升級版的3D打印機運送到國際空間站,在太空環(huán)境中實現(xiàn)了更大體積和更高分辨率的打印作業(yè)。不甘落后的俄羅斯3D打印機研發(fā)團隊也已經向國際空間站提交了試驗申請,在進行多輪地面測試后,將篩選出一臺3D打印機“黑馬”送入國際空間站的俄羅斯太空艙。此外,英國伯明翰大學研制出一臺能在零重力下運行的金屬3D打印機,采用了獨特的熔融沉積方式,功率只有1.3千瓦。
在太空3D打印領域,由我國中科院研制的國內首臺太空3D打印機,已經完成了拋物線失重飛行試驗,可在微重力環(huán)境下順利完成3D打印任務。值得一提的是,我國的3D打印機單次可打印的最大零部件尺寸達到200mmx130mm,是美國國家航空航天局首臺在軌3D打印機打印尺寸的2倍以上,將在我國空間站建設和后期運營維護過程中發(fā)揮重要作用。
空間航天器的大小主要受限于運載器的大小,利用太空3D打印就可搭建太空零件制造廠,實現(xiàn)太空設備的太空制造。目前,科學家已經開始設計太空制造系統(tǒng),將在太空中直接打印出天線、電池板等零部件和工作生活的必需品。太空3D打印將對人類太空探索事業(yè)的供給和支持方式帶來巨大變革,也為空間飛行提供更加寬廣的平臺。