创新 太空中的 3D 打印将如何帮助数百万人登上火星

太空中的 3D 打印将如何帮助数百万人登上火星

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JAXA 宇航员 Norishige Kanai 在国际空间站的太空制造 3D 打印机旁边工作。太空制造



提到太空任务,首先想到的可能是火箭发射、前往另一个星球的宇宙飞船或穿着厚厚宇航服在真空的黑色中行走的宇航员。所有这些东西都是在地球上制造的,但为了方便和长途旅行,建造东西 太空是太空旅行越来越重要的一个方面。

如果我们要殖民火星,我们绝对必须有能力在那里进行制造,最好使用当地材料,佛罗里达州杰克逊维尔专门从事太空 3D 打印的初创公司 Made In Space, Inc. 的总裁 Andrew Rush,告诉观察者。

Made In Space 是第一家在离地环境中成功制造物体的公司。在 2016 年,美国宇航局委托制造太空 在国际空间站上安装永久性 3D 打印机,以生产工具、设备和任何机上宇航员可能需要的东西。

在最近接受《观察家》采访时,拉什分解了有趣的制造业科学微重力环境以及为什么这项技术是人类寻求星际工业化的关键。

太空中的 3D 打印与地球上的 3D 打印有何不同?

最终目标是相同的,即实时构建东西以满足用户需求。空间最大的不同是我们没有重力的好处来帮助我们把东西放在我们想放的地方,所以我们必须依靠其他的力量来做物质的沉积。

此外,在零重力环境中,我们没有任何自然对流,如自然移动以帮助冷却的气流。因此,我们必须在 3D 打印系统中建立热控制,以保持热部件的热和冷部件的凉爽。

基本上,您是在 3D 打印机内部创建类似地球的环境。

是的。这是一个很好的表达方式。

然而,在微重力下制造的一大好处是,我们实际上可以制造出不会如果他们在地球上,就能够支撑他们自己的质量。这使我们能够做真正有趣的事情。例如,我们可以制作一个蜘蛛网状结构,可以在太空中保持和稳定自身的重量。但是如果你把它放在地上,它会在自身质量的作用下坍塌。

通过 3D 打印,我们可以直接在太空中制造这种物体,而不是在地球上制造 然后将其炸入太空。

目前在空间站上的设备有多大?

它大约是一个像样的微波炉的大小。但实际上,我们打印机的大小取决于需要打印的内容和可用空间量。我们有一些打印机可以制造比打印机本身大得多的结构。它们可以在空间真空中在国际空间站外操作。

那台打印机制造了什么样的物体?它们是由什么制成的?

它制造了各种各样的东西,例如可用于调整事物的棘轮、用于不同科学实验的辐射罩和学生设计的艺术品。

现在,我们在空间站上有三种材料。我们有丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS),它有点像乐高塑料,也是地球上 3D 打印机中常用的材料。然后,我们有一个 h高密度聚乙烯 (HDPE),它是一种更灵活且对食品安全的塑料。聚乙烯也是制造牛奶罐的材料。然后,我们还有聚醚酰亚胺/聚碳酸酯 (PEI/PC),这是一种航空级聚合物,可生产更坚固、更耐热的材料。它实际上可以在真空和太空低温环境中保持强度。

您能否举例说明如何在未来的太空任务中使用 3D 打印,例如殖民火星?

在任何地方殖民的关键是带来工具和生活在土地上。如果我们要殖民火星,我们绝对必须有能力在那里进行制造,最好是使用当地材料。过去几年我们在太空中所做的是开发可以在地球外工作的制造技术。当我们搬到火星时,这些 3D 打印机的更大版本可用于奠定基础并在那里建造我们的栖息地。

谈到火星殖民,埃隆马斯克曾表示他希望到 2050 年将 100 万人送上火星。你认为这是一个现实的时间表吗?

我认为 2050 年是一个现实的目标。我很兴奋 让人类重返月球 在这十年里。我认为,一旦我们重返月球,再过 10 年就可以说火星是我们触手可及的现实。

Made In Space 是第一家向国际空间站发送 3D 打印机的公司(2016 年)。在过去的四年里,太空中的 3D 打印是如何发展的?你有什么著名的竞争对手吗?

我们有一些政府竞争。欧洲航天局 (ESA) 对 3D 打印非常感兴趣。俄罗斯在这方面做了一些实验。中国也一样。我们也看到美国的其他公司也非常感兴趣。

COVID-19 对您的公司有何影响,无论是研发还是业务方面?

COVID-19 显然震惊了我们个人和职业生活的方方面面。我们根本无法幸免。我们非常幸运拥有客户,尤其是 NASA。

我们一直在努力确保我们继续执行我们的愿景,同时以一种对我们的团队和与我们合作的其他组织尽可能安全的方式来实现。

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