中國新型運載火箭“長征5號B ”于5月5日成功完成首飛。期間,載人飛船試驗船搭載的“復合材料空間3D打印系統(tǒng)”在微重力條件下成功打印連續(xù)纖維增強復合材料。
中國“新飛船”完成高速局域網(wǎng)試驗 航天員將用“智能家居” AP PHOTO / EUGENE HOSHIKO
南京航空航天大學材料科學與技術學院李勇教授向俄羅斯衛(wèi)星通訊社介紹太空3D打印的發(fā)展前景。
李勇教授表示,3D打印技術對于太空探索具有重要意義,將簡化超大型結構的制造。
“在我們需要向太空發(fā)射的物質(zhì)中,部分由于受結構尺寸過大的限制無法被帶入太空。隨著復合材料空間3D打印技術的發(fā)展,我們便可以先向太空發(fā)射原材料,然后在太空中進行超大型結構在軌制造。可以說這一技術對未來我們探索太空具有重要的意義?!?/p>
專家同時指出,連續(xù)纖維增強復合材料是當前現(xiàn)代航天器結構的主要材料,具有密度低、強度高、重量輕的特點。
“節(jié)省重量對于物質(zhì)進入太空是非常重要的關鍵因素,復合材料不僅重量輕,強度也比遠高于金屬,同時密度僅為1.6g/cm3,而大眾所熟知的鋼密度就有7.8g/cm3?!?/p>
3D打印復合材料通常用于制造無法發(fā)射到太空的設備:從特殊天線到整個設備組件。中國國家航天局此前宣布,中國計劃成為全球首個在月球建立基地的國家,將使用太空3D打印技術建造。
太空3D打印是航天領域非常有前景并快速發(fā)展的領域,但這一領域的競爭才剛剛開始。
美國Made In Space公司于2016年開發(fā)出用于太空3D打印的打印機—The Zero-Gravity。如果宇航員緊急需要用品,比如特殊的扳手,那么他能夠根據(jù)從地球發(fā)送的圖紙,當天進行打印。有兩臺這款打印機已經(jīng)在國際空間站成功使用。
伯明翰大學研究人員開發(fā)出用于太空3D金屬打印技術。這款設備可以克服重力,直接在軌道制造航天器。
美國國家航空航天局(NASA)資助3D食品打印技術,成功研發(fā)BeeHex打印機,可以直接在軌道上快速打印美味的比薩。但目前這項技術沒有被使用,未來計劃在例如火星旅行這樣的遠距離太空飛行的情況下使用。
南加州大學教授貝羅克·霍希尼維斯研發(fā)出一種可以在其他星球打印房屋的技術,機器人可以將建筑材料—水泥一層一層鋪開。
這些想法遇到的主要困難是如何在太空中找到建筑材料。因此,NASA資助Made In Space公司制造飛向小行星來獲得資源的特殊航天器,并將其變?yōu)椤拜d人倉庫”。
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