众所周知,天地间“快递运输”成本高昂,在太空中直接利用3D打印生产零部件具有省时省力等独特优势。未来,太空3D打印将成为载人空间飞行和宇宙考察的标配装备,势必引领未来太空制造新潮流。
在人类探索太空的过程中,设备和材料的地面补给是顺利完成太空任务的制约因素。从2010年开始,美国国家航空航天局就与太空制造公司开始了3D打印技术的探索工作,先后进行了微重力环境下的数百次试验。2016年3月,美国国家航空航天局将升级版的3D打印机运送到国际空间站,在太空环境中实现了更大体积和更高分辨率的打印作业。不甘落后的俄罗斯3D打印机研发团队也已经向国际空间站提交了试验申请,在进行多轮地面测试后,将筛选出一台3D打印机“黑马”送入国际空间站的俄罗斯太空舱。此外,英国伯明翰大学研制出一台能在零重力下运行的金属3D打印机,采用了独特的熔融沉积方式,功率只有1.3千瓦。
在太空3D打印领域,由我国中科院研制的国内首台太空3D打印机,已经完成了抛物线失重飞行试验,可在微重力环境下顺利完成3D打印任务。值得一提的是,我国的3D打印机单次可打印的最大零部件尺寸达到200mmx130mm,是美国国家航空航天局首台在轨3D打印机打印尺寸的2倍以上,将在我国空间站建设和后期运营维护过程中发挥重要作用。
空间航天器的大小主要受限于运载器的大小,利用太空3D打印就可搭建太空零件制造厂,实现太空设备的太空制造。目前,科学家已经开始设计太空制造系统,将在太空中直接打印出天线、电池板等零部件和工作生活的必需品。太空3D打印将对人类太空探索事业的供给和支持方式带来巨大变革,也为空间飞行提供更加宽广的平台。