PSAS成功發(fā)射3D打印衛(wèi)星系統(tǒng)，在衛(wèi)星制造行業(yè)掀起新的革命

2023年3月21日，南極熊獲悉，波特蘭州立航空航天協(xié)會(huì)（PSAS）使用3D打印技術(shù)成功地將OreSat0——一個(gè)立方體衛(wèi)星系統(tǒng)，發(fā)射到近地軌道。

PSAS使用CRP 技術(shù)公司的Windform LX 3.0復(fù)合材料和工業(yè)3D打印技術(shù)制造了該衛(wèi)星的關(guān)鍵子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)包括一個(gè)可靠的部署器，用于他們的三頻旋轉(zhuǎn)天線，一個(gè)衛(wèi)星跟蹤器鏡頭和傳感器組件，以及一個(gè)緊湊的電池組。該團(tuán)隊(duì)在過(guò)渡到使用Windform LX 3.0的選擇性激光燒結(jié)（SLS）之前，使用了低成本的熔融沉積成型（FDM）機(jī)器進(jìn)行原型制作。OreSat0.5將于2023年10月發(fā)射，OreSat1計(jì)劃于2024年初從國(guó)際空間站（ISS）部署。

PSAS成員說(shuō)："OreSat是我們?yōu)榻逃龍F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的完全開(kāi)源的、模塊化的和可重復(fù)使用的CubeSat系統(tǒng)。OreSat使用一個(gè)讀卡系統(tǒng)，它允許插入到不同的任務(wù)中重復(fù)使用，從1U到3U的CubeSats。卡片上包括你所期望的CubeSat上的一切：一個(gè)帶有多頻段無(wú)線電的機(jī)載計(jì)算機(jī)，一個(gè)電池組，一個(gè)衛(wèi)星跟蹤器，一個(gè)GPS接收器，以及一個(gè)姿態(tài)確認(rèn)和控制系統(tǒng)（ADCS）的雛形。太陽(yáng)能模塊安裝在鋁制框架的外面，同時(shí)還有可部署的全方位天線。"

PSAS成員補(bǔ)充說(shuō)："找到CRP技術(shù)公司的Windform LX 3.0復(fù)合材料和CRP 美國(guó)公司，我們絕對(duì)感到興奮。有了Windform LX 3.0，我們可以設(shè)計(jì)3D打印的部件，在本地打印機(jī)上快速轉(zhuǎn)彎制作原型，然后用Windform打印我們最終的工程和飛行部件。"

△OreSat0。圖片來(lái)自PSAS

Windform LX 3.0允許對(duì)OreSat0的關(guān)鍵子系統(tǒng)進(jìn)行3D打印

PSAS選擇了Windform LX3.0，一種來(lái)自Windform TOP-LINE系列復(fù)合材料的玻璃纖維增強(qiáng)材料，用于粉末床熔融（PBF）3D打印工藝。SLS工藝生產(chǎn)的零件在惡劣環(huán)境測(cè)試中表現(xiàn)良好，如所有三軸的14g隨機(jī)振動(dòng)和-40至+80℃的熱真空循環(huán)。

PSAS成員說(shuō)："正是由于使用了不導(dǎo)電的3D打印工藝，我們獲取了衛(wèi)星上每個(gè)波段上組件的體積密度。在此之前，我們不知道任何其他衛(wèi)星密度的數(shù)據(jù)"。

據(jù)美國(guó)CRP公司稱(chēng)，3D打印部件符合低地球軌道的嚴(yán)重振動(dòng)、放氣和熱性能要求。PSAS認(rèn)為3D打印有助于加速公斤級(jí)衛(wèi)星生產(chǎn)的革命，如CubeSats。這些CubeSats現(xiàn)在具有以前只在較大的100至1000公斤級(jí)衛(wèi)星上才有的能力。OreSat0是由全球多個(gè)國(guó)家、公司和大學(xué)發(fā)射的最新立方體衛(wèi)星。

波特蘭州立大學(xué)的PSAS是一個(gè)開(kāi)源的、跨學(xué)科的學(xué)生航空航天項(xiàng)目。OreSat總線是一個(gè)開(kāi)源的、模塊化的、可重復(fù)使用的CubeSat系統(tǒng)，為學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)設(shè)計(jì)和建造1U到3U CubeSats的DIY平臺(tái)。PSAS目前正在進(jìn)行三項(xiàng)任務(wù)，都是基于OreSat總線的。

△PSAS的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)。圖片來(lái)自PSAS

用3D打印技術(shù)革新衛(wèi)星制造

總部設(shè)在新加坡的3D打印服務(wù)提供商Creatz3D公布了一種新穎的、超輕的衛(wèi)星發(fā)射容器。這種新穎的結(jié)構(gòu)是與合作伙伴Qosmosys和NuSpace合作創(chuàng)造的，旨在容納50件金色陽(yáng)極氧化的藝術(shù)品，這些藝術(shù)品后來(lái)被SpaceX射入軌道，以紀(jì)念先鋒10號(hào)探測(cè)器發(fā)射50周年。利用3D打印技術(shù)，這些公司可以將衛(wèi)星支架的質(zhì)量減少50%以上，同時(shí)大幅降低其成本和交貨時(shí)間。

△NuSpace辦公室正在安裝3D打印測(cè)試容器。照片來(lái)自Creatz3D。

3D打印機(jī)OEM廠商3D Systems與澳大利亞衛(wèi)星開(kāi)發(fā)商Fleet Space聯(lián)手，為后者的Alpha衛(wèi)星3D打印射頻（RF）貼片天線。3DSystems公司的應(yīng)用創(chuàng)新小組（AIG）特別協(xié)助Fleet Space公司使用DMP Flex 350金屬打印機(jī)在三周內(nèi)完成設(shè)計(jì)并過(guò)渡到小批量生產(chǎn)。艦隊(duì)空間公司正在為其位于阿德萊德貝弗利的總部購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)DMP Flex 350，并打算最終將貼片天線的生產(chǎn)引入內(nèi)部。3D打印的天線將是艦隊(duì)空間公司阿爾法星座計(jì)劃中每顆衛(wèi)星的重要組成部分，該星座計(jì)劃于2023年發(fā)射到低地球軌道（LEO）。