2020火星?NASA的3D打印机长啥样?

目前,去火星是新一轮太空竞赛的焦点,世界各国都在研发大火箭,这样可以把更大的质量送到转移轨道去到火星。当然,这也离不开一些前瞻性的研究,比如11月17日这次对国际空间站的补给,就进行了尝试。


小火箭把天鹅座货运飞船送上轨道


并不是补给


这次发射的货运飞船没有使用我们熟悉的SpaceX的Falcon9,而是使用一个小火箭,把诺斯罗普格鲁门的Cygnus(天鹅座)无人货运飞船送上了天。这次补给的货物重达7600磅,并且绝大多数都是科学试验仪器——本质上国际空间站就是一个太空实验室。


装载此次货物的天鹅座飞船


太空失重的状态下水泥如何凝固?


这次针对去火星的研究有多个,其中一个是关于在微重力环境下使用离心机来人为的制造重力,进而观察水泥固化的过程,这是一个非常重要的研究,因为如果人类要想殖民、移民太空,总要建造,钢筋混凝土正是我们最得心应手的建筑材料之一。


而值得关注的是另外一个东西:3D打印机,是本次送上去的实验设备的重中之重。


目前人类的技术,从地球出发,到火星要飞上一年多时间,一个往返要两三年。如此之长的时间,可以想象要带够饮用水、食物就是一个非常大的重量,而我们现在的火箭发射每一克送到转移轨道都那么昂贵,所以这往返一趟的怎么维持生命系统是个不小的难题。


此次NASA送上去的3D打印”循环“机

       

不过有登月的技术基础其实还好。现在还有很多更让人头疼的问题。比如在路上,飞船里的设备坏了怎么办?再发射一个飞船送备件是不可能的,只能自力更生想办法,所以这次测试的是3D打印机。


并且与普通的3D打印机不同,这次的3D打印机有一个特殊的能力:能把飞船里的其它废塑料重新加工成可供3D打印的线材,实现材料在太空的循环利用。这样飞去火星的路上有什么东西坏了,可以3D打印一个修补上。


这个3D打印机可以把飞船里的塑料零件回收、循环成3D打印线材

       

我们认为这也是前沿性的研究。因为3D打印的材料我们用过的不少3D打印之后由于高温挤出缘故变脆的,似乎看起来没什么再利用的价值,或许NASA在飞船上的阻燃塑料更高级些?


这并不是NASA第一次把3D打印机送到国际空间站进行研究。NASA第一次研究的是在无重力或者说微重力环境下3D打印的可能性。我们知道3D打印技术有很多类型,但并不是所有类型都适合在这种微重力环境下工作。


之前的实验证明了FDM3D打印可以太空工作,并且打印出了模型

     

比如烧结材料,都是粉末,地球重力下粉末自然是聚在一起的,到了太空就会满仓飞舞,所以上一次送上天的是最常见的FDM3D打印机,这种技术底板、打印出来的物体和打印头空间位置固定,打印材料是固体,非常适合太空中工作。空间站的版本只是针对发射和太空使用做了一些优化。


3D打印要在火星之旅发挥更重要的作用


火星依旧遥远

     

这次则是在FDM基础之上增加了已打印材料的回收再处理模块,以方便太空长途旅行随手制造小物件,而这只是火星探索这个大工程的一部分,我们距离去火星,或许真的还没用准备好。(中关村在线)