据美国抛物线网站2014年7月18日报道,美国国家研究委员于7月18日发布《太空3D打印》报告。报告认为,3D打印技术能够为航天任务带来积极帮助,例如在轨制造替换零件,减少发射需求,但是该技术的具体价值和潜在应用范围还不确定。该报告阐述了太空3D打印技术前景与目前限制之间的巨大差距,并描述了目前已经取得的进展。
负责此次报告撰写的委员会主席、前空军少将罗伯特•拉提夫称,“大众媒体对3D打印技术的描述有很多是夸大的。太空3D打印可能提供新能力,但它只是给工具箱增加了一种工具,而不是解决空间操作和制造难题的神奇方案。完善太空3D打印技术需要人的参与,国际空间站为实现这一目标提供了设施和技术人才。”
太空3D打印可以削减原料成本,减小有效载荷尺寸,无需频繁向太空运送备件或替换零件,从经济角度看,可为空间操作提供帮助。虽然3D打印技术在地面制造部件已经相当成熟,但在太空应用非常有限,大多用于试验目的。
报告认为,有许多限制因素阻碍着全自动太空3D打印技术在近期成为现实,包括真空、零重力、强烈的热波动等。这些因素影响重大,不仅体现在整个制造过程中,还体现在这些因素改变最终产品的完整性的方式上。
此外,在计算太空3D打印的成本效益时还需考虑一些额外的影响因素,最大的限制是设备运行、维护以及制造平台的高成本,例如太空3D打印需要可靠的电力供应且不能影响航天器的运行。自动化是另一个不确定的成本,因为在地面利用人力完成搬运机器等基础工作非常便宜和高效,但在太空非常昂贵。至少,远程监控和机器人技术需要进一步投资。
报告称,实际制造成本不是评估太空3D打印价值的唯一标准:如果没有3D打印技术,就无法生成一些建筑结构,实现一些功能——;这种情况应该考虑,例如,3D打印可在太空制造一些大型建筑结构,这种结构通常太大、太脆弱,如果在地面上生产无法用火箭发射到太空。
报告认为,太空3D打印对载人航天任务的影响比机器人任务更大,深思熟虑的技术路线图、质量和性能标准、通用术语以及其他专业工程标准会给太空3D打印带来巨大帮助。
由于NASA是目前太空3D打印技术研发的领导者并操作着一个有价值的研究平台——;国际空间站。报告建议NASA出资建立一个太空3D打印车间,汇集该领域的专家,采取措施加强机构内外的沟通。NASA也应该为研发该技术制定一个NASA的路线图。完善和利用太空3D打印技术需要多学科的支持,因此沟通至关重要。由于时间有限,NASA应快速确定国际空间站在剩下的10年里可开展和测试的试验。
报告认为,空军应制定一个包括近期和远期目标的路线图,评估太空3D打印可能带来的好处。空军和NASA应考虑为培养和训练具有3D打印专业知识的材料科学家,以及深入了解3D打印系统使用与研发的航天器设计师与工程师,提供额外投资。空军应竭尽全力与NASA开展太空3D打印合作,包括但不限于国际空间站上的研究,分担成本,共享数据。(程绍驰 编译)