3D打印深入太空探索领域，推动太空行动和月球探索

      2024年4月，美国太空制造商Rocket Lab从 U.S. Space Force获得了一份价值 1,449 万美元的合同，用于加强太空轨道的研究任务。Astrobotic则与德国研究机构合作，率先利用月球资源在月球上进行 3D 打印。两者均定于未来两年内推出，标志着地外发展的重大进步，体现了推动太空探索新时代的进步和协作精神。



Rocket Lab的战略飞跃
作为太空领域的杰出参与者，Rocket Lab 接受U.S. Space Force（美国武装部队的太空战部门）的委托，执行一项关键任务：太空测试计划 30 (STP-S30)。该任务旨在通过发射 DISKSat（一颗专门设计的圆盘形卫星）来促进美国国防部(DoD) 的太空行动。它将测试在极低地球轨道（VLEO）上的持续飞行，极低地球轨道距离地球较近，可以进行更清晰、更详细的观测。此任务还侧重于增强卫星在这一具有挑战性的轨道上长时间保持活跃和稳定的能力，这对于连续数据收集和操作至关重要。

STP-S30 任务计划于 2026 年上半年从弗吉尼亚州NASA 瓦洛普斯飞行设施的 2 号发射场发射，是轨道服务计划 4 (OSP-4) 的关键部分，旨在发射进入太空的重要任务，由美国太空系统司令部管理（致力于确保国家始终能够有效进入太空并在太空中运作的太空部队组织）。Rocket La表示，这项任务将有助于推动太空探索，支持更广泛的国防和研究工作。

DISKSat 将部署在 Rocket Lab 的 Electron 航天器上执行专门任务，这是一种轻型高效的运载工具，旨在将小型卫星送入太空。 Electron 以其精确性和可靠性而闻名，已成功在多个轨道上发射了 40 多项任务。

Rocket Lab 创始人兼首席执行官 Peter Beck 表示：“灵活、响应迅速且可靠的发射对于确保国家的弹性太空能力至关重要，我们很自豪能够与 Electron 再次将其交付给太空部队。在从横跨两个半球的发射台成功发射 40 多次之后，我们一次又一次地为国防部、国家安全和商业太空用户等提供服务，巩固了 Electron 作为全球领先小型发射解决方案的地位。很高兴能够展示 STP-S30 成熟、经过验证的执行、速度和敏捷性的独特组合。”


△Electron 位于弗吉尼亚州 NASA 瓦洛普斯飞行设施内的大西洋中部区域太空港 2 号发射场

月球建设的更多可能性
Astrobotic 正在与德国领先的激光技术研究机构Laser Zentrum Hannover (LZH) 以及柏林工业大学(TU Berlin)航空航天研究所合作，在月球上建立 3D 打印能力。与其他许多项目一样，这个名为 MOONRISE 的项目计划利用月球风化层直接在月球表面创建基础设施。

该任务定于 2026 年底进行，将为 Astrobotic 的月球着陆器Griffin配备专门的激光系统，用于熔化风化层，然后用它在月球表面形成结构。研究将利用相机捕捉这一过程，使地球上的研究人员能够通过人工智能（AI）引导的智能图像处理系统对其进行分析，以评估该过程，在月球表面找到合适的位置进行激光熔化，并实现对月球表面的质量控制。

业务开发副总裁丹·亨德里克森 (Dan Hendrickson) 说道：“MOONRISE 团队正在测试一项用于未来月球活动的关键技术，我们很高兴能够通过竞争性的方式被选中来运送他们的有效载荷。 MOONRISE 是新想法、新科学演示和新国家的一个很好的例子，可以利用着陆器运送服务来进一步探索月球。”


△在 MOONRISE 项目中，科学家们正在研究如何使用激光在月球尘埃上 3D 打印带有月壤的结构

Astrobotic 是一家月球物流公司，旨在为商业和科学目的的月球有效载荷提供端到端的运送服务。在这项实验中，LZH 和柏林工业大学的研究人员旨在证明激光熔化在月球上是可行的，目标是探索未来如何使用激光和 3D 打印从月球尘埃中创建着陆点、道路或建筑物。

从地球向月球运输材料相当昂贵，每公斤价格高达一百万美元。然而，这并不是人类第一次探索月球风化层 3D 打印的潜力。原位资源利用(ISRU)，即使用在月球上发现的材料，已成为太空 3D 打印的一个关键焦点。一些公共组织、研究机构和公司一直在研究这种强大的组合，以避免在地球外运输材料和机械的高昂成本。此外，这种方法对于开发人类在月球上生活所需的基础设施至关重要，因为它是一种可持续且具有成本效益的解决方案。

该项目由德国航天中心 (DLR) 的德国航天局资助，德国联邦经济事务和气候行动部提供 475 万欧元，正在为两年后的登月任务做准备。与此同时，LZH 继续与项目合作伙伴柏林工业大学合作进行地球研究，重点是优化激光熔化过程。研究人员正在试验柏林工业大学生产的合成风化层，并训练人工智能进行月球部署。

未来展望
这些举措代表了太空探索的巨大转变，为未来空间系统的发展和在月球上建设基础设施的可能性提供了新的帮助。随着太空领域的不断发展，这些项目凸显了3D打印技术在太空探索和创新中的重要性，将会为月球的进一步探索奠定更深的基础。