中國新型運載火箭“長征5號B ”於(yu) 5月5日成功完成首飛。期間,載人飛船試驗船搭載的“複合材料空間3D打印係統”在微重力條件下成功打印連續纖維增強複合材料。
中國“新飛船”完成高速局域網試驗 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(yu) 技術學院李勇教授向俄羅斯衛星通訊社介紹太空3D打印的發展前景。
李勇教授表示,3D打印技術對於(yu) 太空探索具有重要意義(yi) ,將簡化超大型結構的製造。
“在我們(men) 需要向太空發射的物質中,部分由於(yu) 受結構尺寸過大的限製無法被帶入太空。隨著複合材料空間3D打印技術的發展,我們(men) 便可以先向太空發射原材料,然後在太空中進行超大型結構在軌製造。可以說這一技術對未來我們(men) 探索太空具有重要的意義(yi) 。”
專(zhuan) 家同時指出,連續纖維增強複合材料是當前現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。
“節省重量對於(yu) 物質進入太空是非常重要的關(guan) 鍵因素,複合材料不僅(jin) 重量輕,強度也比遠高於(yu) 金屬,同時密度僅(jin) 為(wei) 1.6g/cm3,而大眾(zhong) 所熟知的鋼密度就有7.8g/cm3。”
3D打印複合材料通常用於(yu) 製造無法發射到太空的設備:從(cong) 特殊天線到整個(ge) 設備組件。中國國家航天局此前宣布,中國計劃成為(wei) 全球首個(ge) 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並快速發展的領域,但這一領域的競爭(zheng) 才剛剛開始。
美國Made In Space公司於(yu) 2016年開發出用於(yu) 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,那麽(me) 他能夠根據從(cong) 地球發送的圖紙,當天進行打印。有兩(liang) 台這款打印機已經在國際空間站成功使用。
伯明翰大學研究人員開發出用於(yu) 太空3D金屬打印技術。這款設備可以克服重力,直接在軌道製造航天器。
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·霍希尼維斯研發出一種可以在其他星球打印房屋的技術,機器人可以將建築材料—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築材料。因此,NASA資助Made In Space公司製造飛向小行星來獲得資源的特殊航天器,並將其變為(wei) “載人倉(cang) 庫”。
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