來自不倫瑞克工業(yè)大學(xué)和漢諾威激光Zentrum（LZH）的科學(xué)家首次在零重力下進(jìn)行3D打印的月球重石。在實(shí)驗(yàn)性的“ MOONRISE”項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)在其“ MIRA3D”月球車上安裝了定制激光器，并將月塵融化成球形。通過進(jìn)一步的研發(fā)，激光頭可以構(gòu)成飛行就緒模型的基礎(chǔ)，該模型使未來的宇航員能夠在月球上創(chuàng)建經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)。

TU不倫瑞克教授的恩里科·斯托爾（Enrico Stoll）說：“我們能夠精確控制流動(dòng)站臂上的激光頭，從而成功熔化大型結(jié)構(gòu)。加上在LUH的“愛因斯坦電梯”中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，我們?yōu)槭褂迷虑蛏系募す膺M(jìn)行3D打印奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?

該小組的MOONRISE激光器可以安裝在月球車上，以在月球上制造長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)。圖片來自LZH 。

科學(xué)家的除塵任務(wù)

MOONRISE項(xiàng)目是由LZH和不倫瑞克工業(yè)大學(xué)空間系統(tǒng)研究所（IRAS）于2019年發(fā)起的，旨在降低將有效載荷發(fā)射到近地軌道（LEO）的成本。鑒于向LEO發(fā)射裝備的成本可能高達(dá)每公斤100,000美元，因此減輕貨運(yùn)重量對(duì)許多航空航天公司而言至關(guān)重要。 這促使總部位于德國(guó)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需使用月球重石就可以在月球上打印堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，從而根本不需要運(yùn)輸它們。

該小組由大眾汽車基金會(huì)資助的研究計(jì)劃的重點(diǎn)是新型的“ MOONRISE”激光器，其重量不到3kg。 據(jù)LZH科學(xué)家Niklas Gerdes稱，該設(shè)備的小尺寸并沒有影響其彈性，現(xiàn)在它已經(jīng)通過了一系列的溫度和振動(dòng)測(cè)試。格德斯說：“在過去的兩年中，我們開發(fā)了一種激光頭，這種激光頭的大小僅相當(dāng)于一個(gè)大果汁盒的大小，但是它可以承受空間的不利條件?！?/span>

在最近的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們已經(jīng)能夠在真空中測(cè)試他們的激光器（如圖所示），該激光器模擬太空條件。

圖片來自LZH 。

3D打印的一小步…

隨著這個(gè)為期兩年的項(xiàng)目即將結(jié)束，研究小組最近尋求使用其激光進(jìn)行更高級(jí)的實(shí)驗(yàn)。例如，利用漢諾威萊布尼茲大學(xué)（LUH）的“愛因斯坦電梯”，科學(xué)家們能夠在逼真的月球狀條件下制造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 這些測(cè)試不僅代表了電梯的首次實(shí)驗(yàn)，而且還產(chǎn)生了新穎的球形物體，這一事實(shí)令LZH教授Ludger Overmeyer興奮不已。他說：“在電梯實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)谕耆е睾驮虑蛑亓Φ淖饔孟拢晒Φ貙⒅厥刍汕蛐?。這在世界上是獨(dú)一無二的！”

為了評(píng)估其激光器的最終使用能力，研究小組隨后將其綁在了IRAS的MIRA3D流動(dòng)站上，該流動(dòng)站是專門為實(shí)現(xiàn)太空3D打印而設(shè)計(jì)的。利用平臺(tái)的機(jī)械臂，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)他們能夠?qū)⑽矬w精確地加工成預(yù)先設(shè)定的設(shè)計(jì)。 在他們的設(shè)備取得初步成功之后，研究人員已開始與太空機(jī)構(gòu)進(jìn)行談判，因?yàn)樗麄兊哪繕?biāo)是將激光器開發(fā)成可飛行的模型。如果有機(jī)會(huì)完成他們的工作，科學(xué)家聲稱他們的新型裝置可以用來在月球上建造堅(jiān)固的未來派聚居地。

制作零重力結(jié)構(gòu)

隨著中國(guó)，俄羅斯和美國(guó)國(guó)家太空機(jī)構(gòu)繼續(xù)尋求在月球上的永久存在，他們?cè)絹碓蕉嗟貙?/span>3D打印作為一種具有成本效益的建筑工具。 總部位于得克薩斯州的建筑公司ICON已從NASA獲得一份合同，責(zé)成其開發(fā)全尺寸原型非世界3D打印機(jī)。作為代號(hào)為“ Olympus”的項(xiàng)目的一部分，該公司創(chuàng)建了一個(gè)部門，致力于僅使用月球重石制造航天結(jié)構(gòu)。

俄羅斯航天局Roscosmos還確認(rèn)了計(jì)劃，以現(xiàn)場(chǎng)材料制成的3D打印結(jié)構(gòu)支持長(zhǎng)期飛行任務(wù)。盡管該項(xiàng)目的確切細(xì)節(jié)尚不清楚，但宇航員定于2027年降落在月球上，距NASA的阿耳s彌斯計(jì)劃宇航員計(jì)劃這樣做只有三年。

毫不奇怪，中國(guó)國(guó)家航天局（CNSA）透露了計(jì)劃在月球上進(jìn)行3D打印的計(jì)劃。 CNSA的研發(fā)項(xiàng)目可能取決于其長(zhǎng)娥5號(hào)任務(wù)的成功，我國(guó)已成為自1970年代以來將月球樣品送回地球的第一個(gè)探測(cè)器。

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