太空3D打印开启太空制造新时代

对于印度的这次发射试验，有些中国媒体流露出“不屑一顾”，有文章的标题就是“差中国近20年”，文章称“印度距离载人航天飞行至少还有10年时间”。但是笔者认为，印度和中国国情不同，其航天发展道路也不尽相同，每个国家选择适合自己国情的道路，无可厚非。中国是“先火箭，后卫星”，印度是“先卫星，后火箭”；中国是“先实现载人航天，后实现无人探月和探火星”，印度是“先实现无人探月和探火星，后实现载人航天”。就总体实力而言，印度与中国相差不远。由于载人飞船和空间实验室都只需低轨运载能力10t左右，导致中国的重型火箭发展计划有所延误，给了印度追赶中国的一个机会。

关于印度的载人航天计划，国内报道不多，可以确定的是印度目前并无建设空间站的计划。2010年4月13日, 印度空间研究组织主席拉达克里希南在新德里对媒体表示，印度将宣布开展载人火箭发射计划，根据这一计划，印度将在2017年之前用国产火箭将两名航天员送入太空。他表示，印度空间研究组织已将有关的计划提交中央政府审核。在这之后，印度媒体发表了许多对印度应否发展载人航天的讨论。讲述印度火箭发展的《接触星空》一书的作者戈帕尔·拉杰说：“这表明印度空间研究组织希望追赶中国。这正在成为一个国家声望问题。我不知道航天员进入太空能给我们带回什么，即使比我们富裕得多的欧洲人也没有载人航天计划。”

有印度军方背景的印度防务研究与分析研究所发表文章说：“像空间站这样既昂贵又具技术挑战性的实验只取得有限成功。中国的空间站计划显然是它科技力量的展示。然而，需要数十年才能清楚这类计划的实际具体利益。不过，这类计划有助于发展航天产业和促进开发其他领域的新技术，包括军事领域。因此，出现了关于中国在航天领域里超过印度的大量讨论和担忧。为了理解中国超过印度的优势，重要的是不要进行盲目对比，尤其是在载人航天和空间站这类计划上更是如此。印度应该克制自己，不要效仿中国，也没必要实施像载人登月这样纯粹为了提升民族主义感情的炫耀项目。”

对于这些不同意见，印度空间研究组织回应说：“这种说法低估了印度的最终目标，我们这样做并非因为中国。我们希望走到比月球更远的地方，未来月球将只是我们的一个中途基地。出于这样的考虑，我们需要人，光机器人是不够的。”

2014年11月24日，“国际空间站”（ISS）的航天员们成功地在太空用3D打印机制造出第一件3D物体，开启了太空制造的新时代。目前，所有航天任务都要完全依赖于地面和向太空运送设备的运载火箭来完成。距离地面越远，运送设备的时间就越长，费用就越高。人类一旦具有了在太空中制造物品的能力，就可以彻底变革现有的太空活动方式。到那时，航天员们将不再需要通过火箭和飞船，运送每台重要设备的零部件，而只需安装一台3D打印机，备好所需的原材料，就能制造出他们需要的任何硬件。

美国航空航天局（NASA）局长查尔斯·博尔登表示，“该局将继续探索太空，无论是对小行星进行转向或将人类送至火星，我们都需要革命性的技术，以减少运载货物的航天器的质量和体积。未来，航天员或许能够在太空中打印他们所需的工具或部件”。美国航空航天局下属的马歇尔航天飞行中心的“国际空间站”3D打印项目经理尼基·沃克海瑟（Niki Werkheiser）说：“空间站是目前我们能够在太空中完整测试这项技术的唯一实验室。”

2014年9月21日，猎鹰－9火箭发射的“龙”（Dragon）飞船，给空间站送去了一台微波炉大小的3D打印机—ZeroG 3D。这一设备用来测试评估3D打印技术在太空微重力环境下的性能。11月17日，美国航空航天局的航天员指挥官巴里·威尔默(Barry Wilmore)在空间站上安装了这台设备，并进行了首次校准测试打印。在传回结果后，地面控制团队发出了指令，重新调整了打印机设置，并在11月20日进行了第2次测试。11月24日，地面控制人员向这台打印机发出了打印第一个部件的指令。3D打印出的部件是一个挤压机的外壳面板，也就是这台打印机自己的备件。11月25日，航天员从3D打印机上取下了该部件，并对其性能进行了检查。

3D打印的学名为增材制造技术，是一种最新的快速成型制造技术。它与传统的去除材料的加工技术完全不同，采用分层加工、迭加成形，通过逐层增加材料来生成3D实体。在这次太空试验中，先加热温度较低的塑料丝，然后把它们一层层地挤出，打造出设计文件中规定的部件。3D打印技术的一个最引人瞩目的应用就是用在太空中。美国航空航天局、欧洲航天局（ESA）及几家私营公司，正在努力开发各种技术，力图使3D打印能适应地球之外的浩瀚太空。这次太空试验任务就是由美国航空航天局与太空制造（Made In Space）公司合作完成的。太空制造公司成立于2010年，坐落于加州硅谷心脏地带的埃姆斯研究中心内。为迎接电脑挑战人脑时代的来临，谷歌与美国航空航天局合作，在埃姆斯研究中心开办了一所奇点大学（Singularity University）。这家太空制造公司就是由奇点大学的几名校友所创建。几年来，该公司致力于研制能在微重力环境下工作的卓越的3D打印机。从2011年起，太空制造公司在微重力环境下对多项3D打印技术进行了测试。目前该公司的太空3D打印机已经进行了400多次微重力抛物线试验。

太空制造公司的研发主管迈克·斯纳德（Mike Snyder）说：“按需制造的部件将会更高效、更可靠，而且会在不久的将来减少航天计划对地球的依赖。”据悉，ZeroG 3D打印机还将在空间站上打印更多的零部件，随后这些打印出的部件将被送回地球。研究人员将从各个方面对它们进行分析，包括柔韧性、抗张强度和扭矩等。太空制造公司将根据这些信息，改进他们正在研发的预计将于2015年年初推出的第二台太空3D打印机。这第二台太空3D打印机，除了将被航空航天局和太空制造公司使用外，还准备推向市场，提供给那些希望制造出太空装备的企业，如研发小卫星的公司。

展望未来，太空3D打印技术除了用于在轨制造航天器的部件外，还可与机器人系统组合起来，为人类登上火星和其他行星，制造所需的住所和工具。其构件可利用行星上的当地资源，如土壤或矿物来实现，航天员也可将它们废弃的工具回收后制造出新的工具，从而可以达到大大节省资源的目的。