不僅在地球上，開發太空也需要堅持“可持續發展”！
近年來，全球商業航天的興起不斷推動著“進入太空”成本的降低，尤其是伊隆·馬斯克旗下的SpaceX公司已經通過獵鷹9號火箭將LEO（近地軌道）的發射成本從數萬美元/公斤拉低至幾千美元/公斤，未來一旦Starship（星艦）可以投入使用，成本再減少一個數量級也將使大概率事件。
可雖然新的航天器和發射技術提供了更高的有效載荷能力、可重復使用性和更好的燃料效率，但人類要想大規模的開發太空，一個必須攻克的難關就是在長達數年的深空任務中維持（建造、維修和更新）設備和重要技術。
換句話說，長時間的空間任務需要改變以往“物資”皆由地面運送而來的思維模式，轉向實現太空經濟的高度可持續發展。
在這一過程中，在太空制造和設計方面的創新為解決方案提供了思路，可以幫助人類向月球、火星和更遠的太空進行探索。
▍零重力下的3D打印
目前，國際空間站（ISS）上的宇航員還是要依靠貨物補給任務從地球上運送零件和工具，經常要等待幾個月才能得到關鍵的補給和維護。
然而，隨著人類進一步進入太陽系，補給任務將變得越來越復雜和昂貴。宇航員將需要按要求自己制作工具、備件和其他材料，既要滿足日常的需要，又要應對不可預見的事件。
但是現在，隨著增材制造的使用，這種等待可能會大大改善。增材制造是一種從數字模型轉換成3D打印部件的方法。3D打印通常被視為最可持續的技術之一，它大大減少了在軌道上制造部件所需的時間和成本。
2014年，美國宇航局（NASA）和合作伙伴NewSpace在太空中測試了其第一個3D打印的擠壓板，并證明微重力對工程過程沒有重大影響，在載人飛船環境中是安全的。
國際空間站上安裝3D打印機
從那時起，NASA在國際空間站的增材制造工作主要集中在聚合物或塑料的打印。美國宇航局目前正在與商業航天公司合作開發太空金屬打印能力，并將陶瓷打印作為未來的一個目標。
在太空中進行打印的好處是顯而易見的，不僅可以減少時間，還可以提高任務的可靠性，同時限制成本并釋放航天器上的空間。
美國宇航局馬歇爾太空飛行中心（Marshall Space Flight Center）的3D打印項目經理Niki Werkheiser曾經說過：“即使對于空間站來說，它也會降低風險，減少成本。而對于長期任務和太空探索來說，它更是一項關鍵技術。”
在未來，它也可能有更關鍵的應用，例如在其他星球上“打印”出空間棲息地和遙遠的前哨站。最終，3D打印將改變我們在太空中維持存在的關鍵技術。
▍空間回收和再利用技術
要使3D打印在長期的太空飛行中取得成功，回收技術是至關重要的。按需制造需要回收材料以維護關鍵系統、棲息地和任務后勤。
將回收的材料用于3D打印的原料可以使未來的長期探索任務免于攜帶大量此類材料，從節省高昂的成本和負擔。
國際空間站上的Braskem Recycler就是一個這樣的設施，它通過半自動的技術展示了空間回收的力量。
Braskem Recycler
它在太空中創建了一個閉環制造系統，將塑料廢料轉化為原料，再用于3D打印工具。此外，該設施可用于材料的再利用，以幫助解決現在或未來載人太空探索任務中出現的問題。
而ERASMUS是新一代的創新，它整合了3D打印、塑料回收和干熱滅菌能力。然后，該系統接受以前使用過的塑料垃圾和部件，對這些材料進行消毒，并將其回收為食品級和醫療級的3D打印機長纖絲。因此，這些物體包括食品和醫療安全的物品。
這些技術結合在一起，保障了深空探索者可以持續生活和獲得補給，畢竟這些物資是無法經由地面送到離地球這么遠的地方的。
▍機器人制造和自我修復
在火星任務中，如果關鍵的計算機或系統在半路上壞了，后果將不堪設想！幸運的是，制造商NewSpace預見到了未來可能出現的技術故障。
太空機器人制造就是一項應運而生的顛覆性技術，它將徹底改變我們進入太空的方式，有助于在軌道上創建大型關鍵任務結構，并保持隨著時間推移自我修復和重新配置的能力。
例如，Archinaut平臺是一個技術套件，它將增材制造與機器人組裝結合起來，用于大型復雜結構的遠程太空建造。
Archinaut平臺
傳統上，大型永久性結構要么過于昂貴（價值數十億美元），要么建造和發射不切實際，需要10到12年才能建造和部署完成。
與其發射一個大型復雜的結構，不如在太空中創建其組件，然后通過提供一個安全的平臺，讓其他高功能的模塊化任務特征附著在上面，這樣既節省了資金、時間，也降低了部署風險。
另外，Archinaut還將新技術整合到現有的結構中，加快了新興空間技術的固定和運行速度。在更新軟件的同時安裝和升級硬件，保持高水平的能力，而不需要重建或部署一個新的系統。
未來，我們可以將像衛星這樣的平臺放置在戰略位置，并在新技術出現時對其進行升級。這種空間平臺是為快速更新和重新配置而設計的，并使太空運營商能夠迅速適應操作條件的變化和新出現的環境威脅。
▍一個可持續的太空生存框架
雖然太空制造仍處于起步階段，但它所承諾的可持續性突出了我們在太空中長期存在的可行路徑。在軌制造和裝配最終將成為長期太空飛行任務的工具，同時也能影響到能源利用、生物材料和食物的3D打印等領域。
雖然開發這些創新技術是一個巨大的挑戰，但預計到2030年，太空制造業將達到75億美元。可持續的制造和設計將進一步加強我們在太空中的存在，也將維護和增強我們的能力，使我們能夠比以前走得更遠。
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