為什么需要太空3D打印？

來源：科普前沿

中國新型運(yùn)載火箭“長征5號(hào)B ”于5月5日成功完成首飛。期間，載人飛船試驗(yàn)船搭載的“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”在微重力條件下成功打印連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李勇教授向俄羅斯衛(wèi)星通訊社介紹太空3D打印的發(fā)展前景。

李勇教授表示，3D打印技術(shù)對(duì)于太空探索具有重要意義，將簡化超大型結(jié)構(gòu)的制造。

“在我們需要向太空發(fā)射的物質(zhì)中，部分由于受結(jié)構(gòu)尺寸過大的限制無法被帶入太空。隨著復(fù)合材料空間3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們便可以先向太空發(fā)射原材料，然后在太空中進(jìn)行超大型結(jié)構(gòu)在軌制造?？梢哉f這一技術(shù)對(duì)未來我們探索太空具有重要的意義?！?br />
專家同時(shí)指出，連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前現(xiàn)代航天器結(jié)構(gòu)的主要材料，具有密度低、強(qiáng)度高、重量輕的特點(diǎn)。

“節(jié)省重量對(duì)于物質(zhì)進(jìn)入太空是非常重要的關(guān)鍵因素，復(fù)合材料不僅重量輕，強(qiáng)度也比遠(yuǎn)高于金屬，同時(shí)密度僅為1.6g/cm3，而大眾所熟知的鋼密度就有7.8g/cm3?！?br />
3D打印復(fù)合材料通常用于制造無法發(fā)射到太空的設(shè)備：從特殊天線到整個(gè)設(shè)備組件。中國國家航天局此前宣布，中國計(jì)劃成為全球首個(gè)在月球建立基地的國家，將使用太空3D打印技術(shù)建造。

太空3D打印是航天領(lǐng)域非常有前景并快速發(fā)展的領(lǐng)域，但這一領(lǐng)域的競爭才剛剛開始。

美國Made In Space公司于2016年開發(fā)出用于太空3D打印的打印機(jī)—The Zero-Gravity。如果宇航員緊急需要用品，比如特殊的扳手，那么他能夠根據(jù)從地球發(fā)送的圖紙，當(dāng)天進(jìn)行打印。有兩臺(tái)這款打印機(jī)已經(jīng)在國際空間站成功使用。

伯明翰大學(xué)研究人員開發(fā)出用于太空3D金屬打印技術(shù)。這款設(shè)備可以克服重力，直接在軌道制造航天器。

美國國家航空航天局（NASA）資助3D食品打印技術(shù)，成功研發(fā)BeeHex打印機(jī)，可以直接在軌道上快速打印美味的比薩。但目前這項(xiàng)技術(shù)沒有被使用，未來計(jì)劃在例如火星旅行這樣的遠(yuǎn)距離太空飛行的情況下使用。

南加州大學(xué)教授貝羅克·霍希尼維斯研發(fā)出一種可以在其他星球打印房屋的技術(shù)，機(jī)器人可以將建筑材料—水泥一層一層鋪開。

這些想法遇到的主要困難是如何在太空中找到建筑材料。因此，NASA資助Made In Space公司制造飛向小行星來獲得資源的特殊航天器，并將其變?yōu)椤拜d人倉庫”。