SpaceX火箭將3D打印定制的ZEUS-1衛(wèi)星容器送入太空軌道

2023年1月11日，南極熊獲悉，總部位于新加坡的3D打印服務提供商Creatz3D開發(fā)了一款創(chuàng)新的、超輕的衛(wèi)星發(fā)射容器——宙斯一號（ZEUS-1），這款容器將由SpaceX火箭送入預定的太空軌道。

Creatz3D所開發(fā)的ZEUS-1衛(wèi)星容器是與合作伙伴Qosmosys和NuSpace聯合開發(fā)，這款容器獨特的結構設計是為了裝載50個金色的陽極氧化藝術品。這些藝術品后來被SpaceX發(fā)射到軌道上，以慶祝先驅者10號探測器發(fā)射50周年。利用3D打印技術，這些公司發(fā)現他們能夠將衛(wèi)星支架的質量減少50%以上，同時也大大降低了成本和交貨時間。

NuSpace公司的首席執(zhí)行官兼聯合創(chuàng)始人Ng Zhen Ning解釋說："最初提出的設計是由片狀材料制成的。這可能花費高達4000至5000美元，并且需要至少三周的漫長交貨期才能將機器制造的部件送到我們手中，而3D打印部件只需要兩到三天。"

△宙斯一號衛(wèi)星的在軌效果圖。圖片來自Qosmosys。

Creatz3D：不僅僅是一個經銷商

乍一看，Creatz3D 似乎與其他新加坡 3D 打印經銷商和服務提供商（例如ZELTA 3D或3D Print Singapore ）一樣，只是提供一些類似的產品，例如：主流的聚合物、金屬和陶瓷3D打印機，以及3D打印軟件包和后處理系統(tǒng)，但它也為那些有高要求的使用案例提供定制服務。

自2012年成立以來，Creatz3D已經與150多個商業(yè)伙伴和研究機構合作。這使得該公司在工業(yè)級3D打印項目中積累了大量的經驗，去年它利用這些知識幫助Qosmosys公司開發(fā)了一種能夠在寒冷的太空真空中工作的NASA定制產品。

△在NuSpace的辦公室里安裝的3D打印測試容器。照片來自Creatz3D

向航天創(chuàng)新致敬

Godspeed 項目由按需軌道發(fā)射公司 Qosmosys 發(fā)起，旨在慶祝先驅者 10 號的發(fā)射，這是 1972 年 NASA 完成首次木星任務的探測器。然而，雖然Qosmosys已經決定在衛(wèi)星測試容器中裝滿紀念先鋒號發(fā)射的藝術品，但他們最初并不清楚如何才能最好地實現這一點。

傳統(tǒng)上，數控加工或金屬板成型將被用于創(chuàng)建一個鋁制外殼，但考慮到重復此類部件將涉及折疊和鋸切，Qosmosys公司認為這是無效的。另一個需要考慮的問題是 "排氣"，這是一個在太空中運行的壓力導致齒輪釋放出氣體的問題，這種氣體會被困住并損壞附近的部件。

為了解決這些問題，Qosmosys與Creatz3D和NuSpace合作，用Antero 800NA開發(fā)了一個外殼，這是一種Stratasys材料，具有高耐化學性和低排氣性。打印完成后測試容器必須足夠小，以容納在Zeus-1衛(wèi)星支架內。為了確保這一點，Creatz3D說它調整了NuSpace公司提供的CAD模型的壁厚，從而制造了一個 "像手和手套一樣 "的部件。

通過3D打印的測試容器重量為362克，據說比傳統(tǒng)的6061鋁制造的800克的重量要輕得多?？偟膩碚f，美國宇航局稱每發(fā)射一個有效載荷的成本為1萬美元，該團隊說他們的方法也有助于使宙斯一號在其他方面更具成本效益。

宙斯一號于2022年12月18日從佛羅里達州卡納維拉爾角搭乘SpaceX公司的火箭完成發(fā)射。

△NuSpace團隊與最終的3D打印衛(wèi)星外殼。照片來自Creatz3D

衛(wèi)星3D打印的不斷進步

如今，航空航天3D打印已經達到了如此先進的階段，該技術不僅被部署在衛(wèi)星配件的生產中，還被部署在飛船本身的創(chuàng)造中。2022年7月， 3D Systems公司宣布已與Fleet Space公司簽訂3D打印射頻貼片天線的合同，以用于其阿爾法衛(wèi)星。

去年，波音公司還公布了一個新的高通量小型衛(wèi)星3D打印設施。這個綜合設施在2022年底投入使用，據說將部署該技術以加速衛(wèi)星生產并制造整條太空巴士。

雖然嚴格意義上講不是衛(wèi)星本身，但Alba Orbital的3D打印PocketQube發(fā)射器經常被用來將這類設備推進軌道。Alba Orbital的低成本AlbaPod部署器完全由CRP Technology的Windform XT 2.0復合材料制造，在2022年期間被用來發(fā)射幾個微型衛(wèi)星。