当“Made In China” 的产品摆在各个国家商铺的货架上,咱们知道,这是经济全球化的产品;而当一个写着“Made In Space”的产品呈现在地球的市场上,咱们则要说这是太空制作年代的到来,这一天正离咱们越来越近。
当地时刻时刻 11 月 2 日,美国弗吉尼亚州瓦勒普斯岛,轨迹科学公司(Orbital Sciences Corporation)的一枚 Antares 火箭载着天鹅座飞船发射升空,向世界空间站补给物资。
来自美国草创公司 Made In Space 的一个塑料收回设备也将随飞船登上世界空间站,意图是将空间站上的塑料废品转化成 3D 打印机的原资料,并在空间站上就地进行 3D 打印操作。此前,该公司现已开了前史先河,初次将 3D 打印机送上了空间站。
这体现出 Made In Space 在太空上进行 3D 打印的强壮野心,也敞开了对太空制作业的商业模式探究。
Made In Space 的创始人 Jason Dunn 以为,3D 打印技能不只能够协助卫星制作商在太空中制作更大的卫星,还有期望用于月球轨迹空间站、月面基地和深空空间站的建造。
图丨Made In Space 的 3D 打印机(来历:Made In Space)
在太空建厂
Made In Space 多年来一向致力于在太空进行 3D 打印,继续开发能够投入商业运用的 3D 打印机,并方案终究在太空中打印和安装工业产品以及航天器等设备,在太空展开制作业。
其商业模式能够说是简略而粗犷:在空间站布置 3D 打印设备,将原资料带上太空并在空间环境中完结制作作业,产品最终跟从往复世界空间站的飞船送回地上。
图 | 在太空打印光纤线缆(来历:NASA)
问题是,这事听起来有违逻辑,不太靠谱。在地球上,人们很熟悉制作业会往更低本钱区域搬运,而把产能放到悠远的太空中,人力本钱极高、原资料运送需求依托火箭进行。这样一笔生意要怎么才干盈余?
现在,Made In Space 公司瞄准了一个颇有潜力的产品是在太空制作一种名为“超纯氟化物(ZBLAN)”的特别光纤。这种资料具有比硅更高的红外透射性,首要用于高端激光器、光纤电缆、医疗产品等范畴。
在地球重力环境下,出产这种资料的传统办法经过高温消融后,让其从高处滴落进程中拉伸成型。
但问题在于,这种资猜中包含的不同成分密度是不同的,因而资料在冷却进程中会构成微晶体(microcrystals),这会影响资料在通讯等范畴中的使用,能够说是一种难以防止的缺点。
理论上来说,微重力环境能够防止资料密度别离和结晶的呈现,造出质量更好的 ZBLAN。这一效果在很久以前就已被证明,早在20世纪90年代,美国空军就经过抛物线飞翔人为造出了微重力环境,并证明了微重力环境有利于制作ZBLAN。
Made In Space 首席执行官 Andrew Rush 表明,即便发射和回来的本钱很高。在轨制作在经济上也是可行的。一公斤的原资料能够出产数千米的 ZBLAN 产品,其每米价格可超越 100 美元。相比之下,发射费用仅为每公斤数千美元,在火箭发射本钱继续下降后,赢利将自然会发生。
该公司表明,他们现已在 ZBLAN 的开发上出资了数百万美元,现在现已将微波炉巨细的 3D 打印机实验产品送上了空间站。该项目仍处于研讨阶段,产值也十分有限。不过 Rush 表明,方案下一年推出一个更大的设备,足以出产更多的 ZBLAN ,并将其带回售卖。
NASA 重金支撑太空制作业
不得不说,这些带有少许科幻颜色的太空技能背面,总有 NASA 的身影。本年 7 月,NASA 向 Made In Space 出资 7400 万美元,方针是在 2022 年发射一颗名为 Archinaut 的卫星。该体系具有在轨迹上制作和拼装大型结构的才能。
图 | Archinaut 卫星(来历:Made In Space)
这项出资体现出 NASA 对太空 3D 打印的支撑,这一行动的布景则是 NASA 正在打造一个空间站商业化运营的久远方案。
上一年 9 月,NASA 发布了最新的太空探究方案,指出其方针包含了新一轮的探月方案,以及进一步登陆火星。而在这项雄伟的方案中,NASA 明确指出,现有的低地球轨迹世界空间站将进行商业化。
NASA 深知,要完结实在的商业化,把空间站租给商业公司,最要害的一环便是让人信任和发现空间站存在实在的商机。NASA 也正在活跃引导商业公司在空间站展开商业活动,向 Made In Space 投入巨资也正是一项代表行动。
在 NASA 看来,空间站商业化的要点之一便是太空制作,本年 8 月,NASA 局长Jim Bridenstine 向美国国家空间委员会表明,未来的 3-7 年时刻内,制作业将有可能在轨迹上发生商业需求。
对太空制作业发生爱好的不只仅是 Made In Space ,当 NASA 宣告对空间站进行商业化的时分,老牌军工企业洛克希德公司就提出将在太空制作 ZBLAN 作为空间站商业化的起点。
在 Bridenstine 看来,另一个没有开发的方向是药品出产。在本年 8 月,NASA 与匹兹堡大学一起发起了工业生物医学联盟(Industrial Biomedicine Alliance ),致力于在空间站进行药品开发相关实验。
他们看中的正是太空的微重力环境,其优势在于,微重力环境可能会推迟干细胞的分解,然后扩展实验的时刻窗口。除此之外,微重力的疾病加快效应也可能会让世界空间站成为一个可贵的测验空间,团队期望在太空环境里用器官芯片(organs-on-chips)进行相关药物测验。
不过药品研制一般开发周期更长、本钱也常常高达数亿美元,因而在空间站进行药品研制相关实验还处于初期阶段。
太空制作大年代
3D 打印也许是最适合太空制作的出产方法,简略说,它选用增材制作方法,不必除掉边角料,提高了资料的利用率。这也使多个草创公司聚集于该范畴的立异。
“打印一枚廉价又好用的火箭,发射上天;待日后技能老练,再把“打印机” 带到火星,在火星打印一枚飞回来。” 这便是火箭草创公司 Relativity Space 的夸姣愿景。尽管现在这一主意还仅停留在纸面,但3D打印在未来探究深空使命时的使用远景恰是最值得等待的。
NASA 马歇尔太空飞翔中心空间站科技办公室副主任 Raymond Clinton 表明,太空制作业现已在世界空间站开端了。
而在地球家门口的空间站上进行 3D 打印仅仅第一步。
NASA 方案在 2024 年完结人类重返月球,在时隔 50 年后,美国对人类登月有着愈加远大的方案,NASA 期望能够提升在月球外表进行 3D 打印的才能。与此一起,NASA 还方案在 2033 年至 2035 年左右开端向更远的火星进发。为火星方案打好根底,NASA 方案在 2030 年前能够在月球外表进行进一步技能验证使命。
Raymond Clinton 以为,从月亮到火星的道路也为太空制作业的展开供给了一个关键。
图 | 3D 打印大尺度航天器(来历:Made In Space)
在近来举行的世界宇航大会上,NASA 和 Made In Space 一起谈到了行将到来的太空制作年代,他们以为在太空进行制作使命能够下降人类在太阳系内运送资料、设备的本钱和复杂性。
太空制作的最大优势之一便是能够在太空环境下进行灵敏打印。由于运载火箭空间有限,从地上向太空发射航天器等设备会遭到严厉的尺度约束,一起设备需求能接受发射进程中的温度、轰动等条件。
Made in Space 副总裁 Justin Kugler 表明,若在太空中打印设备,设计师、工程师就无需考虑设备能否在火箭发射进程中的一切环境要素,然后优化航天器等设备的功用和使用寿命等。
“这意味着咱们能够运送更高密度的物品和设备,从而下降本钱,以更高效的方法完结更多使命。”Made In Space 表明。
该公司在世界宇航大会上放下豪言:未来十年将是太空制作业的“新年代”,这不仅仅由于人类将重返月球、冲击火星。更是由于,在太空制作的协助下,进行深空探究的进程将变得愈加廉价。
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参阅:
https:///story/the-best-place-to-make-undersea-cables-might-be-in-space/
https://3dprintingindustry.com/news/made-in-space-and-braskem-launch-3d-printing-recycling-facility-aboard-the-iss-164004/