VR|太空3D打印离我们有多远?( 三 )
从外面看 , 它像是一个放大的鸡蛋壳竖立在地面 。作为建筑物 , “月壶尊”里面并没有承重的“四梁八柱” , 蛋壳顶端是穹顶结构 , 蛋壳体分内外两层 , 中间夹一层类似于肋骨的结构 , 以增强稳定性 。
该团队将中国传统制砖砌筑的建造方式与3D打印建造方式相结合 , 采用整体预制拼装、局部打印连接的方式设计建造月面基地 , 提出利用机器人机械臂上的高能束(太阳能或者激光)熔融烧结月壤 , 铺一层月壤并熔融一次烧结出带有榫卯结构的月球砖 , 再通过机器人将月球砖拼装建造 。整个过程通过烧结月球砖避免了一次性3D打印成型的风险 , 然后由机器人砌筑并同时用3D打印加强连接来完成结构避免结构变形 。目前他们已制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印样品 , 实现了从“0”到“1”的重大突破 。
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“月壶尊”月面基地效果图(图片来源:国家数字建造技术创新中心)
人类太空打印月球基地的计划
NASA(美国国家航空航天局)将在阿尔忒弥斯计划中启用3D打印技术 , 他们将在月球南极称之为“永恒之光”的山峰(该地点靠近火山口边缘 , 是太阳辐射无处不在的地方 , 并且太阳入射角很低 , 可为太阳能收集提供长时间照明 , 永久阴影的火山口区域还有利于水的收集 。)3D打印一个基地LINA(Lunar Infrastructure Asset)(图7) , 为宇航员和机器人提供一个生活和工作场所 。
它将由3个单元组成 , 每个单元75平方米 , 并由一个90平方米的公共庭院分隔 , 并集成一棵光伏树 , 以直接捕获和收获太阳能, 。它的跨度为8米×9.4米 , 高度为5米 , 可以保护宇航员免受辐射、月球地震、极端热变化、陨石的影响 , 设计寿命至少50年 。目前第一个原型正在肯尼迪航天中心建造 , 3D打印材料则根据BP-1月球模拟物配制而成 , 由NASA的颗粒力学和风化层操作实验室合成 , 他们还将模拟月球的环境进行测试验证 , 温度范围从-170到70℃[5] 。
【VR|太空3D打印离我们有多远?】NASA计划在2028年执行这项任务 , 他们希望这将使他们有新的科学、技术发现 , 以建立月球经济 , 重要的是探索火星 , 同时保持人类长时间的存在 。美国宇航局的目标是在2028年出发执行这项任务 , 他们希望这个项目可以整合最新的科学、技术成果 , 以建立常态化的月球基地 , 实现人类长时间在太空活动的可能 , 并为人类登录火星做准备 。
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3D打印LINA月球前哨基地想象图(图片来源:AI SpaceFactory)
我国有着更加宏伟的计划 , 那就是在实现载人登月之后 , 也将建造国际月球科研站 。2021年3月份 , 我国和俄罗斯正式签署了合作备忘录 , 联手建造月球基地 。目前来看 , 月球南极将是建造月球基地的最佳选址 。只有建造了月球基地 , 人类才有望获得月球上最重要的资源——氦-3 , 如果利用它进行可控核聚变 , 其能源足够人类用1万年以上!而且 , 月球表面的重力只有地球的1/6 , 未来在这里发射火箭 , 我们的航天器将会飞得更远!