3D打印參與太空生活的衣食住行
魔猴君 行業(yè)資訊 2756天前
日新月異的3D打印技術(shù)不僅能隨飛機(jī)翱翔云端，而且早已沖出九霄，游于天外，全方位滲透進(jìn)了太空探索的方方面面，作用在衣食住行之中，成為未來太空生活不可或缺的技術(shù)之一。盡管很多項(xiàng)目尚不完善，但已經(jīng)取得的眾多成果無疑昭示著太空3D打印的光明前景。
最近，國產(chǎn)大飛機(jī)C919首飛成功的消息振奮了不少國人的內(nèi)心。其中，3D打印技術(shù)通過制造更輕盈的部件幫助機(jī)身減重，為這次飛行的順利完成做出了不小的貢獻(xiàn)。事實(shí)上，3D打印技術(shù)不僅能飛上云端，而且早已沖出九霄，游于天外，全方位滲透進(jìn)了太空探索的方方面面，作用在衣食住行之中，成為未來太空生活不可或缺的技術(shù)之一。
3D打印令宇航服更加安全
外太空環(huán)境惡劣，當(dāng)宇航員在艙外活動(dòng)時(shí)，作為將人體與外界隔開的唯一防護(hù)層，宇航服安全性能的重要性不言而喻。中、美等航天大國不約而同地選擇把3D打印技術(shù)運(yùn)用于宇航服的制作，以提高其安全指數(shù)。
2015年，中國航天科技集團(tuán)公司一院211廠工藝研發(fā)中心利用3D打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了艙外航天服通風(fēng)流量分配管路和法蘭產(chǎn)品的一體化成形。這樣做可以提高產(chǎn)品的可靠性，保證航天員艙外活動(dòng)的安全，并提高航天服的研制進(jìn)度。這一技術(shù)得到了中國航天員科研訓(xùn)練中心的認(rèn)可。
今年四月，美國國家航空航天局(NASA)的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提出在空間中使用的金屬織物。該團(tuán)隊(duì)希望以此降低成本并創(chuàng)建獨(dú)特的材料。這些織物最終可用來幫助宇航員屏蔽隕石或其他行星的惡劣環(huán)境條件。
3D打印使太空食品更為豐富
為了保證在失重狀態(tài)下正常進(jìn)食，傳統(tǒng)的太空食物講究盡量能一口吃掉，沒什么湯湯水水。因而往往被做成像牙膏那樣的糊狀，或者有點(diǎn)像壓縮餅干，從外形到口味都比較單調(diào)，不甚美味。食物3D打印技術(shù)誕生以后，這一現(xiàn)狀便有了改善的希望。
美國康奈爾大學(xué)的研究者目前就正在開發(fā)太空用食品3D打印機(jī)。他們將不少工夫花費(fèi)在了口味多樣化的研發(fā)上。通過運(yùn)用食用水膠體懸浮液以及調(diào)味劑，食物打印機(jī)能模仿制作一系列不同風(fēng)味和質(zhì)地的食物。食材的顏色也可以通過打印機(jī)來復(fù)制，從而讓復(fù)制出來的食物具備以假亂真的色香味。這可以讓宇航員在用餐時(shí)有新鮮感，不至于厭食。這樣一款機(jī)器就相當(dāng)于一個(gè)濃縮的廚房，不僅節(jié)約了太空艙的有限的存儲(chǔ)空間，而且省去了處理食品包裝垃圾的麻煩，可謂一舉兩得。
3D打印助外星房屋就地取材，拔地而起
解決了吃飯穿衣的問題，3D打印還有望幫助人們把房子建到外星球上去。要想在月球、火星甚至更遙遠(yuǎn)的星球上建立永久性住所，把大量建材從地球上運(yùn)過去顯然是不現(xiàn)實(shí)的。科學(xué)家們之所以選中3D打印來承擔(dān)外星建房的重任，正是看中了它就地取材、快速成型的本領(lǐng)。
今年4月，美國西北大學(xué)研究人員開發(fā)了一種可用于太空探索的新型3D打印技術(shù)。他們使用模擬器生產(chǎn)出類似于在月球或火星表面上可以發(fā)現(xiàn)的粉末材料來合成一種3D打印專用油墨，并利用3D打印按需生產(chǎn)物體。這項(xiàng)技術(shù)可以為人類搭建外星住所提供幫助。
無獨(dú)有偶，5月初，歐洲航天局的科學(xué)家利用地球火山物質(zhì)模擬出的月塵和太陽能熔爐制出原材料，再通過3D打印將其加工成了“月球磚”。接下來，研究人員將模擬月球環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察在真空、高溫環(huán)境下還能否3D打印出磚塊。該項(xiàng)目的最終目標(biāo)是在月球上建造建筑。
3D打印讓航天器制作更快捷，維修更方便
比起宇航衣、太空食品和外星建筑，3D打印目前在航天器領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)楫吘惯@是人類進(jìn)入太空展開活動(dòng)的基礎(chǔ)。3D打印對(duì)航天器的貢獻(xiàn)主要在于提高制作效率，使部件維修更為方便。
2015年，NASA成功對(duì)一臺(tái)采用多個(gè)3D打印復(fù)雜部件的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了測試，3D打印在這臺(tái)機(jī)器的制作過程中扮演了重要角色。閥門等復(fù)雜零部件的制作周期通常需要一年以上，而采用了3D打印技術(shù)之后，則縮短到了幾個(gè)月的時(shí)間。
在軌航天器的維修和零部件替換及實(shí)現(xiàn)航天器自我復(fù)制是長期以來航空領(lǐng)域的一個(gè)難題。傳統(tǒng)的解決辦法往往是將新零件通過火箭發(fā)射到太空中再進(jìn)行安裝，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而如今通過國際空間站等太空平臺(tái)進(jìn)行3D打印，可根據(jù)需要直接在太空中制造出需要替換的老化或損壞的航天器零部件，并有助于航天器的自我復(fù)制。
通過以上介紹可以看到，3D打印在太空生活中的應(yīng)用這個(gè)大課題還處于初期探索階段，很多技術(shù)尚不完善，有待進(jìn)一步深入探究，更加多樣化的應(yīng)用方案尚待進(jìn)一步研發(fā)。盡管如此，已經(jīng)取得的這些成果無疑匯成了一個(gè)良好的開端，昭示著太空3D打印的光明未來。
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