進無止境，太空3D列印探索未知宇宙奧秘

運用3D列印技術來製造桌椅、房屋、手辦、首飾，如今在各國越來越風靡。隨著探月計劃的逐步推進，3D列印、5G等新一代技術在外太空的應用價值也引起了各國研究人員的重視。

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近日，國際空間站上的一名俄羅斯太空人，嘗試在太空微重力環境下進行了人體組織的3D 列印。 其藉助了俄羅斯研究人員製造的一套磁懸浮裝置，能夠從一些分離的細胞中製造出人類的軟骨。這項成功的實驗，意味著在無支架和無毒釓離子水平的環境下製造3D列印人體組織研究方面又向前踏出了一步。

　　在太空中開展3D列印實驗項目，近年已經成為各國共識。基於3D列印廣闊的應用空間和多元化商用價值，美國、俄羅斯等一些國家已經在3D列印技術、3D列印新型材料、3D列印核心裝備等方面展開布局，力求在新一輪國際市場科技、經貿競爭中獲得更大的話語權和更強的競爭力。

放鬆對於5G、3D列印等技術方面的布局力度，很有可能導致一個國家在相關領域發展方面受制於人。尤其是近兩年，各國在前沿科技布局方面的力度明顯加強。就我國而言，眼下已經將推動3D列印技術研發及產業應用放在了顯著位置，一系列3D列印科研項目也如火如的進行著。

　　2020年5月5日，長徵五號B遙一運載火箭在海南文昌航天發射場將我國新一代載人飛船試驗船成功送入預定軌道。在新一代載人飛船試驗船上搭載的「複合材料空間3D列印系統」，在軌飛行期間完成了我國首次太空3D列印試驗，這對於我國的3D列印產業來說，具有重要的裡程碑意義。我國首次太空3D列印試驗的成功完成，一方面表明我國在3D列印技術攻關方面已經取得了一定的成績，另一方面也表明3D列印在太空的應用，是存在多元化可能性的。

　　長久以來，太空都是人類夢想著到達和徵服的地方。搭乘宇宙飛船去太空進行兒科學考察，也從一定程度上反映著人類想要接近、登上太空的信念和決心。而漫漫的太空之路，並不是一帆風順的，而是充滿艱辛和重重挑戰。

　　在人類探索太空過程中，技術、設備、材料的「補給線問題」一直阻礙著人們飛向更遠的空間。隨著太空3D列印技術的快速發展，實現太空飛行器零部件的「自給自足」正在成為可能。有了3D列印技術，一些以前看似無法解決的問題也找到了解決的新途徑。

　　3D列印在航天領域的應用優勢，主要集中在兩大方面：其一，為載人太空飛行器在軌製造替換零件提供堅實的技術支撐，拓展太空飛行器的壽命，節約重複發射的成本；其二，材料的太空再循環利用。有了3D列印技術和設備作支撐，製作人員可以根據實際需求調整所需部件的尺寸、大小和形狀，甚至直接捕獲太空垃圾製造零件，在節約成本的同時還很綠色環保。

　　有專家指出，當前太空3D列印的重點，主要集中於測試在微重力、失重等環境下，3D列印設備的可操作性和材料的質量問題。通過將之前對在軌列印樣件和地面列印樣件進行對比分析，開展各項性能測試，考察微重力環境對複合材料性能的影響，有助於科研人員進一步全面、綜合評估太空3D列印的成型質量，從而對材料的性能等進行優化、改進。

　　從目前的3D列印材料體系來看，連續纖維增強複合材料優勢明顯，其應用價值已獲得業內人士認可。總體來看，連續纖維增強複合材料具有密度低、強度高的特點，是當前國內外太空飛行器結構的主要材料。而隨著技術的快速進步與列印系統的逐步優化，未來利用3D列印實現在軌製造需要的零部件也大有可能。

　　要想在太空中進行3D列印，系統及設備能夠實現自主控制、無人幹預是非常重要的。而要想實現無人幹預和操控，除了相關材料研發要加快推進外，北鬥導航系統、GPS定位、地對空一體化追蹤技術、物聯網智能傳感等技術攻關顯得尤其重要。而相信隨著各類技術的進步與成熟，人類將有機會了解更加真實、全面、神秘的太空。