摘要：说到太空3D打印，你可能会想到宇航员在空间站里用打印机“按需制造”扳手、零件、甚至是盖房子用的结构。这听起来像是科幻小说的场景，实际上已经逐步成为现实。不过，要真正实现这些宏大的构想，还有一个关键难题：这些材料能在太空的极端环境下“扛得住”吗？

说到太空3D打印，你可能会想到宇航员在空间站里用打印机“按需制造”扳手、零件、甚至是盖房子用的结构。这听起来像是科幻小说的场景，实际上已经逐步成为现实。不过，要真正实现这些宏大的构想，还有一个关键难题：这些材料能在太空的极端环境下“扛得住”吗？

为了回答这个问题，苏格兰的格拉斯哥大学最近给出了一个解决方案——NextSpace Testrig，这是全球首个专门为测试太空3D打印材料结构完整性而建的设施，目标就是验证各种3D打印材料（不管是塑料、金属还是陶瓷）在太空环境下到底靠不靠谱。

地球上模拟太空：从-150°C冷到+250°C热

NextSpace Testrig由格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院主导开发，联合英国制造技术中心（MTC）共同建设，并获得了英国航天局提供的25.3万英镑资助。项目带头人之一Gilles Bailet 博士表示，这一平台的目的非常明确：在地球上复刻太空环境，专门用来测试那些打算送进轨道甚至月球的3D打印材料。

这套系统核心是一台特殊打造的真空测试舱，能模拟从零下150°C到摄氏250°C的极端温度差，并且还能对样品施加高达20千牛顿（约2吨）的压力，用来检查它们在太空真空与高低温变化下的表现。

而且，为了提高效率，这套设备还配备了弹匣式自动化测试系统，可以一次性测试多个材料样品，大大节省时间。大家都明白，在地球上，零件出问题顶多维修一下；但在太空中，一块结构出问题可能就变成“杀手”。

“3D打印能让我们在轨道上直接制造天线、太阳能反射器，甚至是航天器的主体结构，听起来很棒，但如果这些结构质量不过关，一旦碎裂，它们会像子弹一样高速绕地球飞行。” Bailet博士说，“这种碎片如果撞上别的卫星或飞船，不仅可能造成重大损毁，还可能引发太空垃圾的连锁反应。”

因此，不能只靠实验室里的常规测试。这些材料必须经得起太空环境的“折磨”，才有资格成为未来太空制造的一部分。

从空间站到月球基地，太空3D打印正走向成熟

事实上，早在2014年，国际空间站就安装了第一台3D打印机。到了2024年，欧洲航天局（ESA）与空中客车公司首次实现了在空间站内使用不锈钢材料进行金属3D打印，这项突破被视为太空制造进入“实用化”的重要标志。

而中国的步伐同样不容小觑。2020年5月，搭载在长征五号B飞船上的“太空3D打印机”，首次成功完成了连续碳纤维增强复合材料的打印任务。不仅如此，中国航空制造技术研究院开发出可以用于太空3D打印的新一代冷阴极电子枪。与此同时，深空探测实验室（DSEL），正在研发全球第一台能在月球上“打砖”的打印机器人，目标是未来在月球上建造栖息地和科研基地。

不过，尽管这些尝试越来越多，但直到现在，还没有一个全球范围的专门设施，用来系统性地验证各种3D打印材料在太空环境下的耐用性和安全性。NextSpace Testrig的出现，正是填补了这个空白。

Bailet博士说：“我们不仅希望帮助科研人员和企业验证他们的3D打印材料是否靠谱，还希望通过收集的数据，帮助制定未来太空制造的安全标准。”

展望未来，有了像NextSpace Testrig这样的验证平台，未来的太空任务将不再完全依赖地面发射带来的“高成本+高风险”。

我们可以设想一个不远的未来：宇航员在月球上用月壤3D打印居住舱，在火星上打印太阳能板，在轨道上实时制造航天器的部件——而这一切的前提是：这些材料真的够硬核，能挺住太空的检验。

来源：3D打印资源库