轨道物质公司在开放的太空真空中3D打印太阳能电池阵列

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        Orbital Matter表示,其 Replicator 2 卫星于 2026 年 10 月 21 日在太空开放真空环境中 3D 打印出了一根伸杆。据该公司介绍,此次打印耗时约 30 分钟,得到了一体连续的结构,层与层之间结合良好,从卫星向外延伸达 30 厘米。

          这是 Replicator 2 在轨的第二次成功打印(此前一次在 8 月 12 日),也是 Orbital Matter 首次在太空中制造出伸杆。伸杆是该公司的太阳能电池阵的结构件。在轨打印的伸杆用于把收拢状态的电池阵展开,并在展开后为其提供支撑。Orbital Matter 将伸杆打印定位为介于 "验证工艺" 与 "部署电池阵" 之间的关键一步。

Replicator 2 任务时间线

该卫星于 2026 年 7 月 7 日发射,搭载了四台 Orbital Matter 打印机。入轨后,团队将其上线并对各系统逐一进行了调试。8 月 12 日,第一台打印机挤出树脂并使其固化成固体结构,该公司称这是首次在太空开放真空中完成的 3D 打印。Orbital Matter 表示,这一结果证实其核心工艺在真空、剧烈温差和微重力条件下均可正常工作。在两次打印之间,团队花了两个月对工艺进行迭代:分析第一次打印的数据,调整打印参数,并更新打印机固件。采用这些改进的第二次打印,是在在轨超过三个月之后完成的。

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从第一次打印到第二次打印。图片来自 Orbital Matter。

中空螺旋结构与相机监控

        这根伸杆是中空的,以连续螺旋的方式逐层构建。该公司称,这种结构可使长伸杆在不中断打印的情况下成型,同时保持轻质与刚性。与第一次打印相同,本次打印由一台星载检查相机全程记录。该相机是卫星上四台相机之一,均由公司自行设计。相机为图像识别系统提供画面,该系统负责控制打印过程,并在材料成型的实时过程中对其进行验证。公司表示,每台打印机都以这种方式自检产出,而随着打印结构变长,这种检查也变得更加重要。

下一步:5 千瓦太阳能电池阵

       Orbital Matter 认为 Replicator 2 的 3D 打印任务已完成。公司正在编写一份完整任务报告,包含两次打印的详细结果,并计划在未来几天内发布。TechCrunch 的相关报道也介绍了此次任务。公司的下一个目标是 5 千瓦太阳能电池阵:由两台打印机部署一张收拢于两者之间的薄型太阳能毯。该任务计划于 2028 年与 EnduroSat 合作实施。

在轨打印太阳能电池阵支撑结构

        Orbital Matter 的太阳能电池阵处于收拢状态,在轨打印的伸杆负责将其展开,并在展开后充当支撑结构。该公司在卫星入轨后再打印这根伸杆,打印时打印机直接在开放真空中工作。2017 年,Made In Space 在 NASA 艾姆斯研究中心的热真空舱中对其实验性结构增材制造机(ESAMM)进行了测试,该舱复现了太空的真空与温度条件。ESAMM 使用聚醚酰亚胺(PEI)与聚碳酸酯(PC)的混合材料进行打印,该项目旨在支撑那些针对运行环境(而非仅针对发射)优化的卫星。ESAMM 与 Replicator 2 都是在真空条件下为卫星打印结构的,区别在于 ESAMM 在地面舱内运行,而 Orbital Matter 是在轨打印。

        两年后,NASA 向 Made In Space 授予了 7370 万美元的 Archinaut One 合同。这一小型航天器原计划在轨制造航天器结构,每根横梁支撑两组太阳能电池阵,发射原定不早于 2022 年、使用火箭实验室的电子号火箭。Archinaut One 的设计是在轨把打印出的横梁与太阳能电池阵结合起来,这正是 Orbital Matter 赋予其伸杆的功能。其计划中的横梁长度超过 Replicator 2 那根 30 厘米伸杆的 30 倍,而那篇 2019 年的文章所描述的任务,当时尚未发射。Orbital Matter 即将发布的任务报告,将在 2028 年电池阵任务之前公布两次打印的详细结果。


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