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3D打印全方位参与太空生活的衣食住行扣管机

时间:2020年03月30日

日新月异的3D打印技术不仅能随飞机翱翔云端,而且早已冲出九霄,游于天外,全方位渗透进了太空探索的方方面面,作用在衣食住行之中,成为未来太空生活不可或缺的技术之一。尽管很多项目尚不完善,但已经取得的众多成果无疑昭示着太空3D打印的光明前景。  最近,国产大飞机C919首飞成功的消息振奋了不少国人的内心。其中,3D打印技术通过制造更轻盈的部件帮助机身减重,为这次飞行的顺利完成做出了不小的贡献。事实上,3D打印技术不仅能飞上云端,而且早已冲出九霄,游于天外,全方位渗透进了太空探索的方方面面,作用在衣食住行之中,成为未来太空生活不可或缺的技术之一。  3D打印令宇航服更加安全  外太空环境恶劣,当宇航员在舱外活动时,作为将人体与外界隔开的唯一防护层,宇航服安全性能的重要性不言而喻。中、美等航天大国不约而同地选择把3D打印技术运用于宇航服的制作,以提高其安全指数。  2015年,中国航天科技集团公司一院211厂工艺研发中心利用3D打印技术,实现了舱外航天服通风流量分配管路和法兰产品的一体化成形。这样做可以提高产品的可靠性,保证航天员舱外活动的安全,并提高航天服的研制进度。这一技术得到了中国航天员科研训练中心的认可。  今年四月,美国国家航空航天局(NASA)的喷气推进实验室提出在空间中使用的金属织物。该团队希望以此降低成本并创建独特的材料。这些织物最终可用来帮助宇航员屏蔽陨石或其他行星的恶劣环境条件。  3D打印使太空食品更为丰富  为了保证在失重状态下正常进食,传统的太空食物讲究尽量能一口吃掉,没什么汤汤水水。因而往往被做成像牙膏那样的糊状,或者有点像压缩饼干,从外形到口味都比较单调,不甚美味。食物3D打印技术诞生以后,这一现状便有了改善的希望。  美国康奈尔大学的研究者目前就正在开发太空用食品3D打印机。他们将不少工夫花费在了口味多样化的研发上。通过运用食用水胶体悬浮液以及调味剂,食物打印机能模仿制作一系列不同风味和质地的食物。食材的颜色也可以通过打印机来复制,从而让复制出来的食物具备以假乱真的色香味。这可以让宇航员在用餐时有新鲜感,不至于厌食。这样一款机器就相当于一个浓缩的厨房,不仅节约了太空舱的有限的存储空间,而且省去了处理食品包装垃圾的麻烦,可谓一举两得。  3D打印助外星房屋就地取材,拔地而起  解决了吃饭穿衣的问题,3D打印还有望帮助人们把房子建到外星球上去。要想在月球、火星甚至更遥远的星球上建立永久性住所,把大量建材从地球上运过去显然是不现实的。科学家们之所以选中3D打印来承担外星建房的重任,正是看中了它就地取材、快速成型的本领。  今年4月,美国西北大学研究人员开发了一种可用于太空探索的新型3D打印技术。他们使用模拟器生产出类似于在月球或火星表面上可以发现的粉末材料来合成一种3D打印专用油墨,并利用3D打印按需生产物体。这项技术可以为人类搭建外星住所提供帮助。  无独有偶,5月初,欧洲航天局的科学家利用地球火山物质模拟出的月尘和太阳能熔炉制出原材料,再通过3D打印将其加工成了“月球砖”。接下来,研究人员将模拟月球环境进行实验,观察在真空、高温环境下还能否3D打印出砖块。该项目的最终目标是在月球上建造建筑。  3D打印让航天器制作更快捷,维修更方便  比起宇航衣、太空食品和外星建筑,3D打印目前在航天器领域的应用更为广泛,因为毕竟这是人类进入太空展开活动的基础。3D打印对航天器的贡献主要在于提高制作效率,使部件维修更为方便。  2015年,NASA成功对一台采用多个3D打印复杂部件的火箭发动机进行了测试,3D打印在这台机器的制作过程中扮演了重要角色。阀门等复杂零部件的制作周期通常需要一年以上,而采用了3D打印技术之后,则缩短到了几个月的时间。  在轨航天器的维修和零部件替换及实现航天器自我复制是长期以来航空领域的一个难题。传统的解决办法往往是将新零件通过火箭发射到太空中再进行安装,费时费力。而如今通过国际空间站等太空平台进行3D打印,可根据需要直接在太空中制造出需要替换的老化或损坏的航天器零部件,并有助于航天器的自我复制。  通过以上介绍可以看到,3D打印在太空生活中的应用这个大课题还处于初期探索阶段,很多技术尚不完善,有待进一步深入探究,更加多样化的应用方案尚待进一步研发。尽管如此,已经取得的这些成果无疑汇成了一个良好的开端,昭示着太空3D打印的光明未来。

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