3D打印助力太空探索

2019-09-30 作者:科技创新   |   浏览(54)

近日,中国科学院空间应用工程与技术中心组织的太空增材制造技术抛物线飞机飞行试验队在法国波尔多开展了3个架次共计93次抛物线飞行试验。此次试验共对五种材料和两种制造工艺进行了微重力环境下的验证与探索,获取了不同材料与工艺在微重力环境下的特性数据,取得了成功。

3D打印助力太空探索

本次试验是我国首次开展微重力环境下3D打印技术试验验证,试验使用了完全自主研发的技术(其中一台设备与重庆绿色智能技术研究院联合研制),不仅成功打印了目标样品,而且观测了微重力环境对制造工艺和材料的影响,并收集了丰富的重要数据。项目团队后续将对获取的数据和样品进一步分析,为下一阶段研究工作提供重要的数据和经验。

■本报记者 潘希 郭爽

太空制造技术是一项对未来航天探索任务具有革命性影响的战略性技术,是人类摆脱对地球资源补给依赖,探索更深远宇宙空间所必须掌握的关键技术之一。增材制造凭借其高效、灵活的特点成为太空制造技术的重要工艺之一,然而,由于太空环境的特殊性,目前地面3D打印技术难以直接应用,需要对材料、设备及控制方式进行适应性改造。目前,世界上的主要航天大国均已加大投入开展太空增材制造技术的研究。

3月初,法国波尔多,93次抛物线飞行试验。

图片 1

试验中,中科院太空增材制造技术试验队,利用每次22秒微重力环境,用自主研发的设备和工艺成功打印了目标样品。

实验现场

此次试验也是我国首次开展微重力环境下增材制造技术试验验证,为未来把3D打印机搬上太空提供了重要的数据和经验。

后勤补给资源是长期太空探索任务成功的重要保证,但目前由于技术局限,只能通过地面发射的运载火箭和飞船进行资源运输,以满足太空中的各种需求,不仅周期长,而且成本昂贵。在未来人类探索火星等更远的目的地时,这种资源补给方式是不现实的。

如果这些零部件在太空里就能直接制造,这将是人类太空探索技术一次革命性的进展。

“传统上行补给主要是通过由地面向太空发射货运飞船等运输方式,这种方式的弊端就是补给周期较长,太空里的设备一旦发生故障,如果没有备件,只能等地面科研人员制造、下次运输之后,再进行维修。”本次试验的技术负责人、中科院空间应用工程与技术中心研究员王功在接受《中国科学报》记者采访时表示。

据了解,我国空间站将于2020年前后建成,将在轨运行不少于10年,为维护站内设施的健康运行并支持较大规模的科学与应用研究,需要持续进行资源补给。受在轨贮存空间限制,大多数资源需要通过货运飞船上行补给。而过度依赖上行补给将可能导致空间站设备长时间处于停机状态。

王功说,尽管通常会对太空中发生的各种状况提前做好预案,但历史表明常常会有预案外的情况发生。在发生紧急状况时,货运飞船和运载火箭的准备周期较长,须等待发射窗口,应急维修十分困难。哥伦比亚号航天飞机事故调查报告显示,爆炸前航天员已经确定了隐患和解决方案,但因为在轨没有所需的备件及工具而无法实施。

“如果要为空间探测任务中各种可能的状况做充分准备,就会导致制造、物流、发射以及在轨贮存等方面代价巨大。”本次抛物线飞行试验系统主管设计师刘亦飞坦言。资料显示,目前国际空间站存放有价值超过10亿美金的各类备件及工具。

另外,目前部署在空间的飞船、卫星和有效载荷均需要经历严酷的发射环境,尽管这个大约10分钟的时长与其在轨寿命相比几乎可以忽略不计,但为保证有足够的强度,常常“过于粗壮”,实际上很不划算。

“如果通过3D打印技术,在太空中把需要配备的零件打印出来,不仅可以及时维修,还可以制造新的有效载荷、开展更多的科学实验。”当王功提到这项“未来技术”时,显得很激动。

“3D打印技术主要以数字化、自动化为主,不会对航天员带来过重的工作负荷。如果3D打印技术可以搬进空间站里,不仅可以打印维修所需的零件,甚至可以打印专属卫星。未来或许可以在其他星球打印板材和石砖等建材来建造房子。”王功把这项技术的未来想象得十分美好。

本文由澳门新葡亰网址大全发布于科技创新,转载请注明出处:3D打印助力太空探索

关键词: