L3HARRIS在國際空間站上測試材料的耐用性和性能

2024年3月，南極熊獲悉，美國航空航天和國防承包商L3Harris在國際空間站 (ISS) 實(shí)驗(yàn)室中測試3D打印的耐用材料，這些材料對衛(wèi)星組件的生產(chǎn)至關(guān)重要。


△將材料暴露在惡劣的太空環(huán)境中

L3Harris表示，在將3D打印材料用于航天器部件之前，必須進(jìn)行完備的測試，以確保其在近地軌道 (LEO) 的惡劣環(huán)境中具有抵抗能力。L3Harris 啟動了一個項(xiàng)目，在SpaceX 第 27 次商業(yè)補(bǔ)給服務(wù) (CRS) 任務(wù)中測試 3D 打印射頻 (RF) 電路和各種材料樣本。這一舉措是繼2021 年在國際空間站上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)之后又一次實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在兩個月內(nèi)提供了寶貴的數(shù)據(jù)。L3Harris 正在擴(kuò)展其材料測試范圍，以包括用于光子集成電路的光子材料，這是一種類似于計(jì)算機(jī)芯片的技術(shù)，但使用的是光而不是電子。

航空航天和國防行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者 L3Harris 的高級科學(xué)家和技術(shù)研究員 Arthur C. Paolella 說道：“我們很高興能夠?qū)?3D 打印材料進(jìn)行為期六個月的測試，并將新結(jié)果與之前的國際空間站實(shí)驗(yàn)和地面測試進(jìn)行比較，3D 打印太空材料的能力為衛(wèi)星設(shè)計(jì)和建造開辟了新的可能性，同時(shí)使航天器制造更具成本效益和效率�！�

通過太空性能測試優(yōu)化材料
來自安柏里德爾航空大學(xué)無線設(shè)備和電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任Eduardo Rojas和他的學(xué)生正在協(xié)助這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將利用位于空間站外部的材料國際空間站實(shí)驗(yàn)（MISSE）飛行設(shè)施。材料樣品將暴露在嚴(yán)酷的太空環(huán)境下，承受各種壓力，包括極端溫度和輻射，以評估其在惡劣條件下的性能。

Paolella 表示，從這些測試中獲得的結(jié)果將指導(dǎo)材料的完善和開發(fā)，以集成到衛(wèi)星制造過程中。此外，使用光子集成電路有望通過減少尺寸、重量和功率要求，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸能力來增強(qiáng)衛(wèi)星通信。L3Harris 正在探索 3D 打印材料在太空中的其他應(yīng)用，例如衛(wèi)星部件之外的在軌制造和維修。

Paolella指出：“雖然我們可以在地球上一次針對其中一兩個因素測試這些材料的耐用性，但在國際空間站上可以一次性測試所有潛在危險(xiǎn)。”


△先前在國際空間站上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)期間，用于無線電通信的各種 3D 打印材料樣本和 3D 打印射頻天線

太空制造的新發(fā)展
過去幾個月，3D 打印在太空制造中的應(yīng)用顯著加快：

2024年2月，AddUp與空中客車防務(wù)與航天公司根據(jù)歐洲航天局(ESA)合同開發(fā)了Metal3D 項(xiàng)目，推出了一種用于太空應(yīng)用的金屬 3D 打印機(jī)，該打印機(jī)由空中客車公司共同資助，旨在評估持續(xù)微重力下的增材制造。將由NASA NG-20 任務(wù)發(fā)射到國際空間站，并將在哥倫布艙中接受測試�？罩锌蛙嚬�司強(qiáng)調(diào)了太空制造在減少對地球供應(yīng)鏈依賴方面的潛力，實(shí)驗(yàn)旨在評估太空金屬打印的質(zhì)量，并為未來的外星任務(wù)提供信息。

2023年7月，Orbital Composites獲得了一份價(jià)值 170 萬美元的美國太空部隊(duì)合同，以推進(jìn)太空服務(wù)、組裝和制造 (ISAM) 天線。該團(tuán)隊(duì)與Axiom Space和Northrop Grumman等行業(yè)巨頭合作，旨在改造衛(wèi)星蜂窩寬帶和天基太陽能。公司計(jì)劃發(fā)射其第一個太空工廠模塊，并在 Axiom Station 上建立 ISAM“實(shí)驗(yàn)室”，隨著計(jì)劃擴(kuò)展到地球靜止軌道，Orbital 還與 Space Logistics 合作，改進(jìn)針對 GEO 應(yīng)用的 ISAM 功能。