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近日，空間站上的一名俄羅斯宇航員，嘗試在太空微重力環(huán)境下進(jìn)行了人體組織的3D 打印。 其借助了俄羅斯研究人員制造的一套磁懸浮裝置，能夠從一些分離的細(xì)胞中制造出人類的軟骨。這項成功的實驗，意味著在無支架和無毒釓離子水平的環(huán)境下制造3D打印人體組織研究方面又向前踏出了一步。
在太空中開展3D打印實驗項目，近年已經(jīng)成為各國共識。基于3D打印廣闊的應(yīng)用空間和多元化商用價值，美國、俄羅斯等一些國家已經(jīng)在3D打印技術(shù)、3D打印新型材料、3D打印核心裝備等方面展開布局，力求在新一輪市場科技、經(jīng)貿(mào)競爭中獲得更大的話語權(quán)和更強的競爭力。
放松對于5G、3D打印等技術(shù)方面的布局力度，很有可能導(dǎo)致一個國家在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展方面受制于人。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(jīng)將推動3D打印技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用放在了顯著位置，一系列3D打印科研項目也如火如地進(jìn)行著。
2020年5月5日，長征五號B遙一運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場將我國新一代載人飛船試驗船成功送入預(yù)定軌道。在新一代載人飛船試驗船上搭載的“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”，在軌飛行期間完成了我國首次太空3D打印試驗，這對于我國的3D打印產(chǎn)業(yè)來說，具有重要的里程碑意義。我國首次太空3D打印試驗的成功完成，一方面表明我國在3D打印技術(shù)攻關(guān)方面已經(jīng)取得了一定的成績，另一方面也表明3D打印在太空的應(yīng)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(dá)和征服的地方。搭乘宇宙飛船去太空進(jìn)行科學(xué)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，并不是一帆風(fēng)順的，而是充滿艱辛和重重挑戰(zhàn)。
在人類探索太空過程中，技術(shù)、設(shè)備、材料的“補給線問題”一直阻礙著人們飛向更遠(yuǎn)的空間。隨著太空3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，實現(xiàn)航天器零部件的“自給自足”正在成為可能。有了3D打印技術(shù)，一些以前看似無法解決的問題也找到了解決的新途徑。
3D打印在航天領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，主要集中在兩大方面：其一，為載人航天器在軌制造替換零件提供堅實的技術(shù)支撐，拓展航天器的壽命，節(jié)約重復(fù)發(fā)射的成本；其二，材料的太空再循環(huán)利用。有了3D打印技術(shù)和設(shè)備作支撐，制作人員可以根據(jù)實際需求調(diào)整所需部件的尺寸、大小和形狀，甚至直接捕獲太空垃圾制造零件，在節(jié)約成本的同時還很綠色環(huán)保。
有專家指出，當(dāng)前太空3D打印的重點，主要集中于測試在微重力、失重等環(huán)境下，3D打印設(shè)備的可操作性和材料的質(zhì)量問題。通過將之前對在軌打印樣件和地面打印樣件進(jìn)行對比分析，開展各項性能測試，考察微重力環(huán)境對復(fù)合材料性能的影響，有助于科研人員進(jìn)一步全面、綜合評估太空3D打印的成型質(zhì)量，從而對材料的性能等進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。
從目前的3D打印材料體系來看，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料優(yōu)勢明顯，其應(yīng)用價值已獲得業(yè)內(nèi)人士認(rèn)可。總體來看，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料具有密度低、強度高的特點，是當(dāng)前國內(nèi)外航天器結(jié)構(gòu)的主要材料。而隨著技術(shù)的快速進(jìn)步與打印系統(tǒng)的逐步優(yōu)化，未來利用3D打印實現(xiàn)在軌制造需要的零部件也大有可能。
要想在太空中進(jìn)行3D打印，系統(tǒng)及設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自主控制、無人干預(yù)是非常重要的。而要想實現(xiàn)無人干預(yù)和操控，除了相關(guān)材料研發(fā)要加快推進(jìn)外，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS定位、地對空一體化追蹤技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)智能傳感等技術(shù)攻關(guān)顯得尤其重要。而相信隨著各類技術(shù)的進(jìn)步與成熟，人類將有機(jī)會了解更加真實、全面、神秘的太空。
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