不僅(jin) 在地球上，開發太空也需要堅持“可持續發展”！

近年來，全球商業(ye) 航天的興(xing) 起不斷推動著“進入太空”成本的降低，尤其是伊隆·馬斯克旗下的SpaceX公司已經通過獵鷹9號火箭將LEO（近地軌道）的發射成本從(cong) 數萬(wan) 美元/公斤拉低至幾千美元/公斤，未來一旦Starship（星艦）可以投入使用，成本再減少一個(ge) 數量級也將使大概率事件。

可雖然新的航天器和發射技術提供了更高的有效載荷能力、可重複使用性和更好的燃料效率，但人類要想大規模的開發太空，一個(ge) 必須攻克的難關(guan) 就是在長達數年的深空任務中維持（建造、維修和更新）設備和重要技術。

換句話說，長時間的空間任務需要改變以往“物資”皆由地麵運送而來的思維模式，轉向實現太空經濟的高度可持續發展。

在這一過程中，在太空製造和設計方麵的創新為(wei) 解決(jue) 方案提供了思路，可以幫助人類向月球、火星和更遠的太空進行探索。

▍零重力下的3D打印

目前，國際空間站（ISS）上的宇航員還是要依靠貨物補給任務從(cong) 地球上運送零件和工具，經常要等待幾個(ge) 月才能得到關(guan) 鍵的補給和維護。

然而，隨著人類進一步進入太陽係，補給任務將變得越來越複雜和昂貴。宇航員將需要按要求自己製作工具、備件和其他材料，既要滿足日常的需要，又要應對不可預見的事件。

但是現在，隨著增材製造的使用，這種等待可能會(hui) 大大改善。增材製造是一種從(cong) 數字模型轉換成3D打印部件的方法。3D打印通常被視為(wei) 最可持續的技術之一，它大大減少了在軌道上製造部件所需的時間和成本。

2014年，美國宇航局（NASA）和合作夥(huo) 伴NewSpace在太空中測試了其第一個(ge) 3D打印的擠壓板，並證明微重力對工程過程沒有重大影響，在載人飛船環境中是安全的。

國際空間站上安裝3D打印機

從(cong) 那時起，NASA在國際空間站的增材製造工作主要集中在聚合物或塑料的打印。美國宇航局目前正在與(yu) 商業(ye) 航天公司合作開發太空金屬打印能力，並將陶瓷打印作為(wei) 未來的一個(ge) 目標。

在太空中進行打印的好處是顯而易見的，不僅(jin) 可以減少時間，還可以提高任務的可靠性，同時限製成本並釋放航天器上的空間。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心（Marshall Space Flight Center）的3D打印項目經理Niki Werkheiser曾經說過：“即使對於(yu) 空間站來說，它也會(hui) 降低風險，減少成本。而對於(yu) 長期任務和太空探索來說，它更是一項關(guan) 鍵技術。”

在未來，它也可能有更關(guan) 鍵的應用，例如在其他星球上“打印”出空間棲息地和遙遠的前哨站。最終，3D打印將改變我們(men) 在太空中維持存在的關(guan) 鍵技術。

▍空間回收和再利用技術

要使3D打印在長期的太空飛行中取得成功，回收技術是至關(guan) 重要的。按需製造需要回收材料以維護關(guan) 鍵係統、棲息地和任務後勤。

將回收的材料用於(yu) 3D打印的原料可以使未來的長期探索任務免於(yu) 攜帶大量此類材料，從(cong) 節省高昂的成本和負擔。

國際空間站上的Braskem Recycler就是一個(ge) 這樣的設施，它通過半自動的技術展示了空間回收的力量。

Braskem Recycler

它在太空中創建了一個(ge) 閉環製造係統，將塑料廢料轉化為(wei) 原料，再用於(yu) 3D打印工具。此外，該設施可用於(yu) 材料的再利用，以幫助解決(jue) 現在或未來載人太空探索任務中出現的問題。

而ERASMUS是新一代的創新，它整合了3D打印、塑料回收和幹熱滅菌能力。然後，該係統接受以前使用過的塑料垃圾和部件，對這些材料進行消毒，並將其回收為(wei) 食品級和醫療級的3D打印機長纖絲(si) 。因此，這些物體(ti) 包括食品和醫療安全的物品。

這些技術結合在一起，保障了深空探索者可以持續生活和獲得補給，畢竟這些物資是無法經由地麵送到離地球這麽(me) 遠的地方的。

▍機器人製造和自我修複

在火星任務中，如果關(guan) 鍵的計算機或係統在半路上壞了，後果將不堪設想！幸運的是，製造商NewSpace預見到了未來可能出現的技術故障。

太空機器人製造就是一項應運而生的顛覆性技術，它將徹底改變我們(men) 進入太空的方式，有助於(yu) 在軌道上創建大型關(guan) 鍵任務結構，並保持隨著時間推移自我修複和重新配置的能力。

例如，Archinaut平台是一個(ge) 技術套件，它將增材製造與(yu) 機器人組裝結合起來，用於(yu) 大型複雜結構的遠程太空建造。

Archinaut平台

傳(chuan) 統上，大型永久性結構要麽(me) 過於(yu) 昂貴（價(jia) 值數十億(yi) 美元），要麽(me) 建造和發射不切實際，需要10到12年才能建造和部署完成。

與(yu) 其發射一個(ge) 大型複雜的結構，不如在太空中創建其組件，然後通過提供一個(ge) 安全的平台，讓其他高功能的模塊化任務特征附著在上麵，這樣既節省了資金、時間，也降低了部署風險。

另外，Archinaut還將新技術整合到現有的結構中，加快了新興(xing) 空間技術的固定和運行速度。在更新軟件的同時安裝和升級硬件，保持高水平的能力，而不需要重建或部署一個(ge) 新的係統。

未來，我們(men) 可以將像衛星這樣的平台放置在戰略位置，並在新技術出現時對其進行升級。這種空間平台是為(wei) 快速更新和重新配置而設計的，並使太空運營商能夠迅速適應操作條件的變化和新出現的環境威脅。

▍一個(ge) 可持續的太空生存框架

雖然太空製造仍處於(yu) 起步階段，但它所承諾的可持續性突出了我們(men) 在太空中長期存在的可行路徑。在軌製造和裝配最終將成為(wei) 長期太空飛行任務的工具，同時也能影響到能源利用、生物材料和食物的3D打印等領域。

雖然開發這些創新技術是一個(ge) 巨大的挑戰，但預計到2030年，太空製造業(ye) 將達到75億(yi) 美元。可持續的製造和設計將進一步加強我們(men) 在太空中的存在，也將維護和增強我們(men) 的能力，使我們(men) 能夠比以前走得更遠。