德国初创公司Orbital Matter在太空真空环境中3D打印出首根刚性横梁

德国初创公司Orbital Matter建造的一颗卫星用定制塑料材料3D打印了一根半米长的横梁，公司高管称这是自由飞行航天器在轨首次实现此类打印，也是迈向在太空建造大型结构的一步。

该公司的小型卫星Replicator-2于今年夏天搭乘SpaceX的拼车任务发射升空，机上搭载了公司的四台3D打印机。每台打印机通过挤出树脂线圈并用紫外线固化，来制造刚性圆柱形横梁，公司将其类比为水泥和水的结合。

这项技术之所以重要，是因为未来的航天器需要产生多得多的电力，并向太空真空辐射更多的热量，尤其是如果它们要充当轨道数据中心的话。它们还需要能装进将其送入轨道的火箭顶部整流罩的狭小空间内。如果航天器能够在轨道上建造自身设备，电力和散热难题可能会容易解决得多。

“Replicator 2首次证明，我们可以根据任务需求在太空直接建造任意尺寸的阵列，”Orbital Matter首席执行官兼联合创始人Jakub Stojek表示。该公司正与欧洲空间局和欧洲领先的卫星制造商Thales Alenia合作，后者参与了Replicator 2的协作。

当今太空中的大型结构都是折纸工程——大型太阳能阵列或望远镜镜面被折叠起来，然后在轨道上展开。这是一项棘手的工程，因此在太空制造和组装这些结构的想法颇具吸引力。NASA曾资助过一些相关研究，尤其是2023年与Redwire公司合作的一项任务，在真空舱中3D打印结构横梁，但从未真正升空。

Orbital Matter的两台打印机设计用于展开柔性太阳能阵列，但一次异常导致其中一台打印机故障。尽管如此，成功制造的伸展臂仍顺利展开了太阳能阵列，是一个重要的概念验证。此前微重力环境下的3D打印尝试仅限于国际空间站内部的加压环境。

“这就是为什么我们在这颗卫星上装了这么多台打印机。我们更倾向于在轨道上学习并按需调整软件，而不是在地面上花数年时间测试每一种可能性，”Orbital Matter首席技术官Robert Ihnatisin对TechCrunch表示。

伸展臂的长度受限于卫星携带的树脂量，公司工程师认为100米长的伸展臂是可行的。相比之下，SpaceX的Starlink V2卫星——轨道上最强大的量产卫星之一——使用的太阳能阵列长20米。

Orbital Matter由曾任职于3D打印公司FormLabs的Ihnatsin和Stojek于2022年共同创立，并完成了300万美元的种子轮融资。

目前，Orbital Matter正在筹备另一次演示任务，计划于2028年发射，将在一颗更大的卫星上测试其打印机的放大版本，公司希望届时能展开一个可产生5千瓦功率的太阳能阵列。这将成为到2030年实现每个翼面100+千瓦更大规模部署的“垫脚石”。

该公司还在与卫星制造商合作，后者正考虑将其PADS（打印机辅助部署系统）集成到航天器中，以扩展太阳能板、天线或其他组件。

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