Orbital Matter 在太空真空中3D打印出首根刚性横梁

德国初创公司 Orbital Matter 制造的一颗卫星在太空中用定制塑料材料 3D 打印出一根半米长的横梁。公司高管称，这是自由飞行航天器在轨首次完成此类操作，也是在太空建造大型结构迈出的一步。

这颗小型卫星 Replicator 2 于今年夏天搭载 SpaceX 的拼车发射任务升空，机上装有该公司的四台 3D 打印机。每台打印机通过挤出一圈圈树脂并用紫外线固化，制成坚固的圆柱形横梁——公司将其类比为水泥加水的过程。

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这项技术之所以重要，是因为未来的航天器需要做得更大，才能产生更多电力、向太空散热更多热量，尤其是要担任轨道数据中心的角色时。但它们仍必须装进运送其入轨的火箭整流罩的狭小空间里。如果航天器能够在轨道上自行建造结构，供电和散热难题或许就迎刃而解了。

“Replicator 2 首次证明，我们完全可以在太空中按任务所需的任意尺寸建造阵列，”Orbital Matter 联合创始人兼 CEO Jakub Stojek 表示。该公司正与欧洲航天局以及欧洲主要卫星制造商 Thales Alenia 合作，Replicator 2 正是与后者共同研发的。

如今太空中的大型结构就像折纸作品——大型太阳能阵列或望远镜镜面先折叠收纳，入轨后再展开。这是一项棘手的工程，因此在太空中制造并组装这些结构的思路颇具吸引力。NASA 已为此类尝试提供过资助，其中值得关注的是与 Redwire 公司合作的任务——2023 年曾在真空舱内 3D 打印结构横梁，但该项目最终未能上天。

Orbital Matter 的两台打印机原本计划展开一块柔性太阳能阵列，但由于异常，其中一台发生了故障。尽管如此，成功打印出的支架还是展开了太阳能阵列，这是一个重要的概念验证。此前的微重力 3D 打印尝试都仅限于国际空间站内部的加压环境。

“这就是为什么我们在一颗卫星上安装了大量打印机的原因。与在地面花几年时间测试所有可能性相比，我们更倾向于在轨学习，并根据需要调整软件，”Orbital Matters 首席技术官 Robert Ihnatsin 告诉 TechCrunch。

这种长杆的长度受限于卫星上携带的树脂数量，该公司的工程师认为制造 100 米长的长杆是可行的。作为对比，SpaceX 的 Starlink V2 卫星是目前在轨制造的最强大的量产卫星之一，其使用的太阳翼长达 20 米。

Orbital Matter 由 Ihnatsin 和 Stojek 于 2022 年共同创立，Ihnatsin 曾在 3D 打印公司 FormLabs 工作，该公司已完成 300 万美元的种子轮融资。

目前，Orbital Matter 正在开展另一项演示任务，计划于 2028 年发射。该任务将在更大的卫星上测试放大版的打印机，该公司希望通过这颗卫星部署能产生 5 千瓦电力的太阳翼。这将作为迈向 2030 年实现单翼 100+ 千瓦更大规模部署的“垫脚石”。

该公司还与卫星制造商合作，探讨将 PADS（打印机辅助展开系统）集成到其航天器中，以扩展太阳能电池板、天线或其他组件的部署方式。