格大&伯克利联手NASA:太空3D打印迎来新突破
格大&伯克利联手NASA:太空3D打印迎来新突破
在太空探索领域,3D打印技术正迎来新的突破。格拉斯哥大学与加州大学伯克利分校在NASA的支持下,分别在零重力环境3D打印和微重力光固化3D打印领域取得重大进展,为未来的太空制造开辟了新的可能性。
格拉斯哥大学:突破零重力打印难题
格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的研究团队成功研发了一种新型3D打印机,该打印机能够在零重力和真空环境下正常工作。这一突破性成果已获得专利,并在多次失重飞行测试中得到验证。
传统3D打印机在太空中面临诸多挑战,其中最突出的问题是细丝材料在微重力环境下容易断裂或卡住。为解决这一难题,研究团队创新性地采用颗粒状材料替代传统细丝。这种材料能够更快地被吸入打印机喷嘴,确保设备在太空环境中稳定运行。
这一技术突破的意义在于,它不仅能够实现在轨制造工具和航天器零件,还能够推动地面技术的突破性进展。例如,太空反射器可以在轨道上收集太阳能并将其反射到地面站,实现24小时运行的太阳能发电站。此外,该技术还可用于生产比现有药物更有效的药品。研究显示,在太空中生产的胰岛素的药效可能是地球上的九倍,这意味着糖尿病患者可以每三天注射一次,而不是像现在这样每天注射三次。
伯克利分校:微重力环境下的光固化打印
与此同时,加州大学伯克利分校的研究团队成功测试了SpaceCAL 3D打印机。作为“维珍银河07号”任务的一部分,该打印机在微重力环境下成功打印出多个物品,包括太空梭模型和用于评估打印质量的Benchys小型拖船。
SpaceCAL打印机采用光固化技术,通过光触发光敏树脂的化学硬化过程,生成任意用户定义的3D零件。这种技术的优势在于能够制造出更复杂和精细的结构,使用的材料范围也更广,包括金属和生物材料。
太空制造的未来展望
这些技术突破将为未来的太空探索带来深远影响。首先,它们将彻底改变太空旅行的方式。脆弱且笨重的物体可以在太空中直接打印,而无需通过巨型火箭从地面发射。这将简化月球制造流程,甚至可能使月球成为前往火星的发射基地。
其次,太空制造将为设计更加雄心勃勃、资源使用更为高效的项目提供可能。例如,3D打印太空反射器能够全天候收集太阳能,有助于我们通过一种全新的低碳发电方式实现净零排放。此外,在太空中生长的晶体通常比地球上制造的晶体更大、更有序,因此轨道化学工厂可以生产新的或改良的药物,并将它送回地面。
尽管这些技术目前仍处于测试阶段,但它们已经展现出巨大的潜力。随着研究的深入和技术的成熟,太空制造有望成为未来太空探索的关键支撑技术,为人类开拓太空提供新的解决方案。