美国 - 艾赫巴里通讯社
NASA在太空测试3D打印钛合金天线原型
在太空技术领域取得重大突破之际，美国国家航空航天局（NASA）成功在太空的严酷环境中测试了一款使用3D打印钛合金制造的天线原型。这项测试由Proteus Space公司开发的商业航天器“水星一号”执行，标志着增材制造在航空航天领域的应用取得了关键性进展。这项创新有望为特别是在远离地球的深空任务铺平更具成本效益、更高效和更可持续的道路。
增材制造，通常被称为3D打印，长期以来因其能够最大限度地减少浪费并以卓越的效率生产定制工具和组件而闻名。多年来，NASA一直在国际空间站（ISS）上探索这项技术，以了解其在增强宇航员自给自足能力方面的潜力。这种能力对于在远离地球的区域运行的任务尤其重要，因为这些任务的补给机会稀少且后勤复杂。
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通过其最新的实验，“喷气推进实验室增材柔性容器”（JACC），NASA展示了一项新颖的应用：3D打印太空天线。这款弹簧状天线于2026年2月3日在Proteus Space的“水星一号”航天器上部署。值得注意的是，“水星一号”是一个小型商业卫星，是第一个完全利用人工智能开发出来的卫星。机载摄像头捕捉到的画面记录了当航天器在低地球轨道（LEO）上空飞越太平洋时，天线弹簧从其容器中优雅展开的情景。
JACC是NASA喷气推进实验室（JPL）设计的两个技术演示器之一。这些演示器旨在占用最小的体积，同时确保未来卫星所需天线的精确部署。“水星一号”卫星本身于2025年11月28日作为SpaceX的Transporter-15任务的一部分，从加利福尼亚的范登堡太空部队基地发射升空。该天线的设计仿照了卫星上常用的标准通信天线，并由高品质钛合金3D打印而成。
JACC设计的一个关键创新是其将多个组件——包括一个铰链、一个面板、一个压缩弹簧和两个扭转弹簧——集成到一个单一的整体部件中。与传统结构相比，这种集成大大将所需的单个零件数量减少了三分之二。此外，这种集成设计显著降低了天线的重量和整体体积，这些都是太空任务中有效载荷优化的关键因素。
整个JACC组件仅重498克（约1磅），在收纳状态下尺寸为10厘米（4英寸）。展开时，弹簧机构从3厘米（1英寸）的压缩高度扩展到15厘米（6英寸）的完全展开长度。JACC在太空中的成功测试提供了令人信服的证据，表明与用于制造太空硬件的传统方法相比，3D打印的机械装置可以制造得更快、成本更低、更容易。
这种能力对于延伸至低地球轨道（LEO）以外的长期任务尤其重要，例如NASA的阿尔忒弥斯计划，该计划旨在实现月球探索和在月球南极地区建立栖息地。按需或在近地点制造复杂、可靠的组件的能力，可以大大减少所需的发射质量，并提高任务的灵活性。
除了JACC，测试的第二个有效载荷是用于地球科学的“固体欠约束多频可展开天线”（SUM）。该组件是一个高频（高达240 GHz）的反射器，专门为地球科学应用而设计。JACC和SUM有效载荷共同构成了“原型驱动非线性可展开装置，提供盒式存储的可重复精度”（PANDORASBox）系统，这两项创新均源自NASA JPL。这些低成本的有效载荷在一年内完成开发，而“水星一号”卫星从概念设计到飞行认证的过程大约需要九个月。
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因此，这次成功的测试不仅展示了3D打印在太空中的又一个有前途的应用，而且还强调了在快速、定制化开发卫星有效载荷方面取得的重大进展。增材制造与人工智能在卫星设计中的协同作用，代表了航天器设计和建造方式的范式转变，为更宏伟、更深入的宇宙探索开启了大门。
