2023年 白宮計(jì)劃向NASA投入260億美元，包含3D打印

2022年4月日，南極熊獲悉，白宮要求NASA在2023年為3D打印機(jī)技術(shù)提供260億美元的專項(xiàng)預(yù)算，通過阿爾特彌斯和其他幾個國家戰(zhàn)略計(jì)劃，來保持美國在全球創(chuàng)新方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。這一次，3D打印預(yù)算比2022年增加4.7%，如果獲得批準(zhǔn)，將比2021年預(yù)算高出約27億美元。

通常NASA的資金主要用于載人航天、空間科學(xué)、航空學(xué)、技術(shù)開發(fā)和教育等領(lǐng)域的項(xiàng)目，按照比例，大約50%的資金用于載人航天活動，30%用于科學(xué)研究和機(jī)器人任務(wù)，20%用于其他。

△NASA示意圖。圖片來自NASA

過去和未來
作為唯一能夠長期測試NASA探索微重力的平臺，國際空間站 (ISS) 已被證明對太空 3D 打印技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。NASA 在其預(yù)算中強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)，并補(bǔ)充說，在軌道艙上進(jìn)行的太空3D打印機(jī)，可以幫助科學(xué)家識別、開發(fā)和測試宇航員在太空中獲得更長停留太空的技術(shù)。

作為美國宇航局“太空行動”項(xiàng)目中的一部分，國際空間站可能會在2023年獲得高達(dá)13億美元的專項(xiàng)資金。不過，自2021年以來，投入資金始終沒有太大變化。相反，它還略有下降，可能是由于資金被重新分配投入到其他項(xiàng)目中，例如“深空探索”，由備受期待的阿爾忒彌斯計(jì)劃人類重新登月計(jì)劃。

△國際空間站。圖片來自美國國家航空航天局提供

然而，就目前而言，大型軌道艙實(shí)驗(yàn)仍然是大量科學(xué)任務(wù)的所在地。NASA強(qiáng)調(diào)了他們在2021年，進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于3D打印Redwire Regolith Print (RRP) 的重要研究。與美國宇航局馬歇爾太空飛行中心合作開發(fā)于2021年8月10日發(fā)射，該項(xiàng)目是為了證明可利用模擬月球等行星表面風(fēng)化層(松散的巖石和土壤)的材料，在空間站上進(jìn)行3D打印是可能的。

這不僅標(biāo)志著月球風(fēng)化層模擬物首次用于太空中的3D打印，而且該結(jié)果有助于確定使用風(fēng)化層作可為3D打印機(jī)原材料，以及其他按需結(jié)構(gòu)的可行性。為建造太空棲息地，未來太空探索具有重大意義。

△美國宇航局將嘗試開采月球南極，以獲取未來阿爾忒彌斯一代探險(xiǎn)者可以使用的自然資源。圖片來自美國國家航空航天局

2022 年，Techshot（現(xiàn)為Redwire的一部分）將重新啟動美國第一臺太空生物打印機(jī) BioFabrication Facility (BFF)，該設(shè)備于2019年返回地球進(jìn)行改進(jìn)。一旦再次返回太空，BFF將進(jìn)行多項(xiàng)測試，包括生物打印人體心肌組織和人體血管組織的項(xiàng)目，以及國防部(DoD) 生物打印部分人體半月板的項(xiàng)目。

值得注意的是，在2023年，國際空間站科研計(jì)劃包括即將開展的組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究，改善人類健康和壽命，以及其他政府機(jī)構(gòu)支持的飛行項(xiàng)目，以探索從干細(xì)胞生物學(xué)到3D打印的一系列相關(guān)研究。

NASA的“太空行動”投入中的另一個項(xiàng)目是太空飛行。初期預(yù)算為9.75億美元，它將為所有NASA和其他機(jī)構(gòu)提供測試研究。例如，根據(jù)預(yù)算要求，評估先進(jìn)的3D打印技術(shù)，測試著陸器、在軌級和航天器中的液體火箭發(fā)動機(jī)等。這些火箭推進(jìn)測試最終將支持Artemis項(xiàng)目，可針對商業(yè)客戶和NASA自己的內(nèi)部組件測試。

△AMF是國際空間站上的第一臺商用3D打印機(jī)。圖片來自Redwire

未來的空間技術(shù)
對于“太空技術(shù)”NASA正在推進(jìn)3D打印實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，以支持快速高效的太空運(yùn)輸，從而減少運(yùn)輸時間。首先，該機(jī)構(gòu)計(jì)劃在2023年開始研發(fā)3D打印難熔合金的初步開發(fā)、試驗(yàn)和模擬。該計(jì)劃是RAAMBO項(xiàng)目的一部分，它是耐火合金增材制造構(gòu)建優(yōu)化的縮寫，計(jì)劃通過集成的計(jì)算材料工程方法推進(jìn)耐火合金的3D打印使用。

此外，2023年，機(jī)器人航天器OSAM-2（On-Orbit Service and Manufacturing Demonstration-2的縮寫，以前稱為Archinaut One）計(jì)劃將在4月份之前準(zhǔn)備在獵鷹9號火箭上發(fā)射。該太空項(xiàng)目將測試3D打印如何在太空中建造、組裝和部署復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。一旦部署并定位在軌道艙上，航天器將使用AI操作和人工操作倆種模式下，可3D打印兩個結(jié)構(gòu)梁。

△美國宇航局局長 Bill Nelson。圖片來自NASA

另外“航空工程”還將投入9.71億美元用于3D打印科研資助，NASA說它計(jì)劃資助幾個與3D打印相關(guān)的項(xiàng)目。一種是3D打印固態(tài)電池，以增強(qiáng)能量、充電和安全性。第二個項(xiàng)目將評估卡內(nèi)基梅隆大學(xué)研究人員正在進(jìn)行的一項(xiàng)高效大規(guī)模生態(tài)3D打印系統(tǒng)。

未來其他空間技術(shù)，如RAMPT（快速分析制造推進(jìn)技術(shù)的縮寫），將繼續(xù)推進(jìn)3D打印用于制造液體火箭發(fā)動機(jī)部件。NASA正在利用3D打印幫助拓展他們的硬件、材料和軟件組合，例如其他發(fā)射服務(wù)、火箭推進(jìn)和探索設(shè)備等。