小時候看過科幻小說、科幻電影,里面講到了太空殖民地,人類不用再“蝸居”在地球上,可以在很多星球上自由生活。
但盡管人類登月已經(jīng)半個多世紀了,科技發(fā)展的速度也在加快,太空殖民地的探索卻止步不前。最大的困難在于太空中無法生產(chǎn)制造,僅依靠火箭帶上去的工具根本無法完成這個任務(wù)。不過,3D打印技術(shù)的發(fā)展將為這一目標實現(xiàn)帶來契機,Made In Space 首席戰(zhàn)略官 Mike Chen近日在福布斯上撰文詳解了這一趨勢。
作為一家3D打印制造商,Made In Space只生產(chǎn)在太空中使用的機器,并與美國NASA合作,預(yù)計在明年把首臺3D打印機送入國際空間站。這將給Made In Space帶來一個至高無上的榮譽:成為第一家在地球之外制造物品的公司。
太空3D打印將改變太空探索的進程,目前太空探索的狀況是,把所有需要的工具先制作好,然后用火箭發(fā)射到太空中去,這導(dǎo)致有非常多的局限性。首先物品發(fā)射升空的成本十分高昂,1磅(453克)的價格約為1萬美元,盡管現(xiàn)在的成本一直在降,但火箭的體積就那么大,你能攜帶物品的體積十分有限。
其次,重力在其中扮演了干擾的角色,發(fā)射中物品需要承受大幅的超重施壓,而進入太空后又進入零重力狀態(tài),在這種狀態(tài)下工作與地球上的狀態(tài)完全不同。所以在發(fā)射之前,需要經(jīng)過反復(fù)測試以適應(yīng)多重的環(huán)境,不僅成本高,而且周期長。
更關(guān)鍵的是,一旦發(fā)射出去了,就更改不了了,太空中只能做計算范圍內(nèi)的工作。
但有了3D打印機就不一樣了,由于整個工作都在太空中進行,其生成的物品天然與環(huán)境適配,性能表現(xiàn)會更出色。這有可能意味著,當前在地球上為太空所做的系統(tǒng),包括衛(wèi)星、空間站,都有可能會被打破,很多東西可以被更好的代替。
此外,太空3D打印的好處包括節(jié)約材料,快速成型,降低了成本和運輸?shù)膹?fù)雜性,可大大擴展太空試驗的范圍。比如當你需要一個特制工具的時候,由地球這邊設(shè)計出來3D模型發(fā)送過去,那邊很快就可打印出來。
太空中由于零重力,3D打印的產(chǎn)品會更美觀一些,不過這些東西如果放到地球上,很可能連自身都支撐不了。
由于地球與太空環(huán)境的截然不同,對于Made In Space來說,要找到這樣的3D打印機相當不容易,不僅要保證3D打印機在發(fā)射過程中不會損壞,而且要在太空這種特殊環(huán)境下正常工作。
3D打印的原理在于材料的堆砌,通過極細的液體集結(jié)在一起,然后冷卻成型,這在地球上是行得通的。但在太空中,這些材料噴出來后不會乖乖的黏在一起,很有可能會四處飛濺,根本做不成一塊物品。
Made In Space嘗試了市面上、非市面上的十幾款3D打印機,發(fā)現(xiàn)都不符合要求,于是他們就改裝這些產(chǎn)品,并做了大量的重力影響實驗。還找來了3次進入太空的宇航員Dan Barry,以便更詳細的了解太空環(huán)境。在經(jīng)過1年的時間,無數(shù)次的零重力試驗,NASA工程師確信了其可行性。
3D打印機就相當于太空的工廠,提供一切活動的前提??茖W(xué)家預(yù)想,太空3D打印將影響醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、生物科技、生命科學(xué)、衛(wèi)星的發(fā)展,比如最明顯的例子,在太空中打印器官、血管、胚胎干細胞效果明顯會好于地球上打印。
另外,3D打印技術(shù)的不斷進步,未來發(fā)揮的空間會更大,比如金屬材料的應(yīng)用會讓制造的物品更牢固。未來,通過星球上礦物質(zhì)的就地取材,打印出房屋是有可能的。
當然,要真正實現(xiàn)太空移民,還需要解決生存環(huán)境、飲食問題,而部署具備制造能力的3D打印機將成為是第一步。
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