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【国际空间站】展望未来，我们将如何“太空制造”

现如今，将重型机械送上太空仍是一件麻烦而又开销巨大的事。然而，很快，这就将不再是问题。
【国际空间站】展望未来，我们将如何“太空制造”
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小行星开采前哨的艺术构想图。
作为《星际迷航》里的船员，最大的好处就是拥有“复制机”，这种机器可以按照要求生成任何所需的物品。而在今天现实世界中，从工具到药品，太空任务所需的任何物品都只能先在地球上生产然后再发射进入轨道。这样做所需的巨大开销限制了我们对太阳系的探索。不过，这一切即将改变。
现如今，已经有公司将3D打印机送上太空用以生产替换用的工具。在此之后，我们将有可能看到有处在太空轨道上的工厂生产在地面销售的产品，或者自动化机器人建造足球场大小的人造卫星。再之后，我们就有可能在其他星球上利用当地的天然资源建立居住地，或者开采小行星以补充地球日益减少的金属原料。
接下来这些技术将带领人类从短时间进入太空演变为在太空永久定居。
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【 【国际空间站】展望未来，我们将如何“太空制造”】3D打印工具
通常，为应对任何可以想象到的意外情况，每家航天局都会为载人任务装备巨量的备件——以约每千克14,000美元的发射成本。在国际空间站上，这些备件的价值估计有14亿美元，其中大多数永远都不会派上用场。
但是，如果有一种方法让我们可以在需要时直接在太空中制造任何物件，或者甚至把完成使命的零部件熔化以便将其材料回收再利用，那将如何？实际上，这正是我们前进的方向。
2014年，美国公司“太空制造”向国际空间站发送了第一台3D打印机，用于展示在微重力环境下打印出的零部件与在地面上打印的同样坚固。
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两年后，这家公司派出了它的下一代打印机，被称为“先进制造设备”，并且此后一直在为美国国家航空航天局以及其他实验者提供服务。到目前为止，它仍专注于塑料，但开发中的“伏尔甘”系统也将能打印金属。
另一家美国公司“系绳无限”将它的3D打印机也送到了国际空间站。这套名为 “再造机”的3D打印机优势在于，它可以将包括大量发射包装填充物在内的废弃塑料，转变为3D打印材料，从而节省发送专用打印线材所需的成本。
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在这些回收的思路中，最极端的想法也许就是回收人类排泄物。加拿大卡尔加里大学的研究人员正在研究改造细菌的基因以便将人类排泄物转变为“太空塑料”，一种称为聚羟基丁酸酯的3D打印材料。
在轨工厂
在太空中制造东西时明显需要克服的挑战就是缺少重力。没有重力就意味着没有对流，这会干扰热传递。然而，对于“太空制造”公司的工程师来说，这起初是问题的一点，也可能成为第一个在轨工厂取得进展的关键。
高质量的光纤对于洲际通信和高速互联网来说至关重要。目前，互联网和电信行业通常使用的是基于二氧化硅的光纤。但是，比起这种材质的光纤，另一种基于被称为ZBLAN的氟化物玻璃的光纤可能更加高效。
问题在于，至少在地球上，对流会导致ZBLAN中形成细小的微晶，使其混浊且低效。
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1998年，美国的光纤制造商“索雷博”尝试了在“呕吐彗星”上制作ZBLAN材料——“呕吐彗星”是一种能以自由落体的方式模拟一分钟左右微重力环境的飞机。它们成功了。在微重力环境下制得的ZBLAN光纤有着低得多的微晶数和更好的透射率。
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