3D太空打印，让火星灰尘成为火箭部件

文/陈根

       就目前来说，太空任务所需的一切——从工具到食物和药品——都必须在地球上制造完成后，然后运输到轨道上。这些高昂的花费也限制了我们对太阳系的探索——发射每公斤的成本约14000美元，国际空间站（ISS）内，这些备用品的估价为14亿美元，但大部分备用品永不会用到。

       然而，在3D太空打印技术的支持下，这一切都将改变。3D打印能在需要的时候，在太空中制造出几乎所有物品。

       在2014年，美国公司太空制造（Made In Space）首次将3D打印机送去ISS，它被用来证明在微重力下打印出来的零件和在地球上打印出来的一样坚固。

       在多年的发展下，如今，3D打印已经能够将火星尘埃打印成火箭部件。根据美国华盛顿州立大学的研究人员，将少量模拟碎火星岩石与钛合金混合，在3D打印过程中制成一种更坚固、更高性能的材料，可用于制造探索这颗红色星球的工具和火箭部件。这一突破可以使未来的太空旅行更便宜、更实用。

       为了做到这一点，研究人员对火星岩尘（风化层）进行了测试。这是一种黑色粉状物质，用于模拟在火星表面发现的岩石材料，其通过火星探测器的机械臂收集。研究人员使用基于粉末的3D打印机将模拟的火星岩尘与钛合金混合。钛合金因其耐热性和强度而常用于太空探索。

       研究人员用高功率激光器将材料加热到超过2000摄氏度使它们熔化。接着，将熔化的混合物倒在一个移动的平台上，研究人员可创造出不同的尺寸和形状。材料冷却后，研究人员对其强度和耐用性进行了测试。

       其中，研究人员在打印中使用了比例从5%到100%不等的火星风化层。仅添加5%的火星风化层制成的零件没有任何裂缝或气泡，比单独使用钛合金的性能更好、更加坚固。这意味着它可以用来制造重量更轻的零件，并仍然能承受重载。而100%由风化层制成的物体更容易破裂并且缺乏强度，尽管如此，该材料仍可用于制造涂料以保护设备免受生锈或辐射损坏。

       这项创新可以使直接在火星上制造零件成为可能，或许，在不远的未来，用“复制器”按所需创建任何物品，将成为星际旅游中独特的体验。