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公司 2013-10-24 02:37

太空移民,3D 打印将叩开这扇大门

王超文 王超文
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小时候看过科幻小说、科幻电影,里面讲到了太空殖民地,人类不用再“蜗居”在地球上,可以在很多星球上自由生活。

但尽管人类登月已经半个多世纪了,科技发展的速度也在加快,太空殖民地的探索却止步不前。最大的困难在于太空中无法生产制造,仅依靠火箭带上去的工具根本无法完成这个任务。不过,3D 打印技术的发展将为这一目标实现带来契机,Made In Space 首席战略官 Mike Chen 近日在福布斯上撰文 详解了这一趋势

作为一家 3D 打印制造商,Made In Space 只生产在太空中使用的机器,并与美国 NASA 合作,预计在明年把首台 3D 打印机送入国际空间站。这将给 Made In Space 带来一个至高无上的荣誉:成为第一家在地球之外制造物品的公司。

太空 3D 打印将改变太空探索的进程,目前太空探索的状况是,把所有需要的工具先制作好,然后用火箭发射到太空中去,这导致有非常多的局限性。首先物品发射升空的成本十分高昂,1 磅(453g)的价格约为 1 万美元,尽管现在的成本一直在降,但火箭的体积就那么大,你能携带物品的体积十分有限。

其次,重力在其中扮演了干扰的角色,发射中物品需要承受大幅的超重施压,而进入太空后又进入零重力状态,在这种状态下工作与地球上的状态完全不同。所以在发射之前,需要经过反复测试以适应多重的环境,不仅成本高,而且周期长。

更关键的是,一旦发射出去了,就更改不了了,太空中只能做计算范围内的工作。

但有了 3D 打印机就不一样了,由于整个工作都在太空中进行,其生成的物品天然与环境适配,性能表现会更出色。这有可能意味着,当前在地球上为太空所做的系统,包括卫星、空间站,都有可能会被打破,很多东西可以被更好的代替。

此外,太空 3D 打印的好处包括节约材料,快速成型,降低了成本和运输的复杂性,可大大扩展太空试验的范围。比如当你需要一个特制工具的时候,由地球这边设计出来 3D 模型发送过去,那边很快就可打印出来。

太空中由于零重力,3D 打印的产品会更美观一些,不过这些东西如果放到地球上,很可能连自身都支撑不了。

由于地球与太空环境的截然不同,对于 Made In Space 来说,要找到这样的 3D 打印机相当不容易,不仅要保证 3D 打印机在发射过程中不会损坏,而且要在太空这种特殊环境下正常工作。

3D 打印的原理在于材料的堆砌,通过极细的液体集结在一起,然后冷却成型,这在地球上是行得通的。但在太空中,这些材料喷出来后不会乖乖的黏在一起,很有可能会四处飞溅,根本做不成一块物品。

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Made In Space 尝试了市面上、非市面上的十几款 3D 打印机,发现都不符合要求,于是他们就改装这些产品,并做了大量的重力影响实验。还找来了 3 次进入太空的宇航员 Dan Barry,以便更详细的了解太空环境。在经过 1 年的时间,无数次的零重力试验,NASA 工程师确信了其可行性。

3D 打印机就相当于太空的工厂,提供一切活动的前提。科学家预想,太空 3D 打印将影响医学、材料学、生物科技、生命科学、卫星的发展,比如最明显的例子,在太空中打印器官、血管、胚胎干细胞效果明显会好于地球上打印。

另外,3D 打印技术的不断进步,未来发挥的空间会更大,比如金属材料的应用会让制造的物品更牢固。未来,通过星球上矿物质的就地取材,打印出房屋是有可能的。

当然,要真正实现太空移民,还需要解决生存环境、饮食问题,而部署具备制造能力的 3D 打印机将成为是第一步。

 

题图来自 Inhabitat

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