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1月14日，格拉斯哥大學(xué)詹姆斯?瓦特工程學(xué)院的 Gilles Bailet 博士及其團(tuán)隊(duì)成功獲得了一項(xiàng)專利，該專利涉及一種可在零重力環(huán)境下工作的 3D 打印機(jī)原型。這一系統(tǒng)不僅能在零重力條件下運(yùn)行，還可在太空真空環(huán)境中工作，使其能夠在航天器和空間站外部使用。據(jù)格拉斯哥大學(xué)介紹，研究團(tuán)隊(duì)已在三次測(cè)試飛行對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試，累計(jì)進(jìn)行了超過 90 次、每次 22 秒的失重狀態(tài)測(cè)試，成功驗(yàn)證了其在微重力環(huán)境下的性能。

據(jù)了解，3D 打印機(jī)首次在軌道上使用是在 2014 年，當(dāng)時(shí)國際空間站(ISS)的宇航員能夠根據(jù)需要打印塑料零件和工具。去年，歐洲航天局還發(fā)射了一臺(tái)金屬 3D 打印機(jī)，目前正在國際空間站上測(cè)試微重力對(duì)金屬零件打印的影響。然而，這些設(shè)備均設(shè)計(jì)用于國際空間站內(nèi)部，其內(nèi)部壓力與地球表面相近。

Bailet 博士表示：“增材制造，即 3D 打印，能夠以低成本快速生產(chǎn)高度復(fù)雜的物品。然而，在地球上運(yùn)行良好的設(shè)備在太空真空中往往表現(xiàn)不佳，而且 3D 打印從未在國際空間站的加壓模塊外部進(jìn)行過。傳統(tǒng) 3D 打印機(jī)中的細(xì)絲在微重力和真空環(huán)境下容易斷裂或卡住，這是其在太空中可靠使用前必須解決的問題。”

為解決這一問題，Bailet 博士及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種顆粒狀材料，取代了傳統(tǒng) 3D 打印機(jī)中常用的細(xì)絲。這種材料能夠更快地被吸入 3D 打印機(jī)的原料槽并進(jìn)入噴嘴，從而避免了細(xì)絲斷裂或卡住的情況，使設(shè)備運(yùn)行更加可靠且需要更少的監(jiān)督。

除了在軌道上生產(chǎn)工具和航天器零件外，研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)想利用該技術(shù)打印其他物體，以推動(dòng)地面技術(shù)的突破性進(jìn)展。其中包括太空反射器，可以在軌道上收集太陽能并將其反射到地面站，從而實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)運(yùn)行的太陽能發(fā)電站。Bailet 博士還提到，該技術(shù)還可用于生產(chǎn)比現(xiàn)有藥物更有效的藥品。

“在太空中生長的晶體通常比地球上制造的更大且更有序，因此軌道化工廠可以生產(chǎn)新的或改進(jìn)的藥物，并將其送回地面。”Bailet 博士解釋道，“例如，有研究表明，在太空中生產(chǎn)的胰島素的藥效可能是地球上的九倍，這意味著糖尿病患者可以每三天注射一次，而不是像現(xiàn)在這樣每天注射三次。”

如果這一 3D 打印機(jī)被證明有效，宇航員將能夠在國際空間站外部打印更大的物體。這將徹底改變太空旅行的方式，因?yàn)榇嗳跚冶恐氐奈矬w可以在太空中直接打印，而無需通過巨型火箭從地面發(fā)射。未來，當(dāng)人類重返月球時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)將簡(jiǎn)化月球制造流程，甚至可能使月球成為前往火星的發(fā)射基地。