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國航空航天局（NASA）正式宣布，與波音公司和太空探索技術(shù)公司（Space X）簽訂總額68億美元的合同，以加快恢復(fù)美國的載人航天能力，并于2017年實(shí)現(xiàn)向國際空間站運(yùn)送航天員。NASA的這一舉動(dòng)既是為了盡快擺脫“俄羅斯的人質(zhì)”這一尷尬局面，也有更大的“野心”包含在內(nèi)，那就是為飛向火星創(chuàng)造條件。
據(jù)報(bào)道，NASA與波音公司的合同價(jià)值42億美元，與Space X的合同價(jià)值26億美元。根據(jù)合同，在未來幾年，波音公司的CST-100宇宙飛船和Space X公司的“龍”飛船都將定位于承擔(dān)向國際空間站運(yùn)送人員的任務(wù)，NASA將派出至少一名宇航員參加每家公司的一次載人試飛，而每家公司將承擔(dān)2次~6次飛向國際空間站的載人運(yùn)輸任務(wù)。
在此次合同中，波音公司成為最大的贏家，也將確定其在美國載人航天領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。波音公司設(shè)計(jì)的CST-100宇宙飛船在投入使用后，能夠一次搭載7名宇航員。Space X的合同雖然份額較小，但它此前已經(jīng)獲得了NASA價(jià)值13億美元的國際空間站貨運(yùn)合同，其“龍”飛船也已經(jīng)3次往返國際空間站運(yùn)送貨物。據(jù)悉，Space X計(jì)劃于本月19日發(fā)射其Falcon 9飛船，NASA的首臺(tái)零重力3D打印機(jī)將借此飛船升空。
就在上個(gè)月底，NASA剛剛確認(rèn)其“太空發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）的強(qiáng)大深空火箭將在2018年首次發(fā)射。SLS是截至目前動(dòng)力最為強(qiáng)大的火箭系統(tǒng)，它能夠執(zhí)行深入太陽系的任務(wù)，包括到達(dá)小行星和火星之類的目的地。NASA此前已經(jīng)用了3年時(shí)間研發(fā)這一系統(tǒng)，而單是研發(fā)第一種型號(hào)（總共有3種型號(hào)）的SLS，據(jù)NASA估計(jì)就將耗資120億美元。此外，用于搭載SLS的“獵戶座”多用途載人飛船的首次太空飛行試驗(yàn)將于今年12月進(jìn)行。
而為了建造SLS，NASA也研發(fā)了一系列高端工具。其中，有史以來最大的航天器焊接系統(tǒng)“垂直組裝中心”（VAC）12日在美國新奧爾良面世。“垂直組裝中心”高約52米，寬約24米，主要用于SLS的焊接工作。NASA還在研究可以讓宇航員在火星表面自由行走的新一代宇航服“Z-2”，其制造過程使用了最新的3D打印和激光技術(shù)，計(jì)劃于今年11月進(jìn)入測(cè)試階段。而NASA的“火星大氣與揮發(fā)演化”探測(cè)器將于本月21日進(jìn)入火星軌道，對(duì)火星上層大氣進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)一年的考察。
其實(shí)NASA在3D打印方面已經(jīng)取得了非常多的進(jìn)展，相信在以后的航空航天應(yīng)用中將會(huì)越來越多的見到3D打印的身影：
1、NASA開展多種金屬3D打印技術(shù)研究
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和Caltech公司共同實(shí)現(xiàn)了利用3D打印技術(shù)將多種金屬制成一個(gè)零件，但是這種方法僅在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，標(biāo)準(zhǔn)的制造方法還存在問題。例如結(jié)構(gòu)件金屬的較低粘性和較高熔化溫度。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研究人員稱，過年4年來他們開發(fā)出了一種技術(shù)，將激光沉積工藝與轉(zhuǎn)動(dòng)沉積工藝結(jié)合，從而在打印過程中改變金屬粉末種類。這種工藝不采用從下向上增層方式，而是在旋轉(zhuǎn)桿上從里到外沉積金屬層。研究團(tuán)隊(duì)還描述了采用更傳統(tǒng)的線性方式沉積層的方法。有關(guān)內(nèi)容已經(jīng)發(fā)布了科學(xué)報(bào)告。
利用該工藝可制造從中心到外圍變成分的梯度合金零件。研究團(tuán)隊(duì)稱他們之所以選擇激光沉積工藝，是因?yàn)樗哂行纬山鼰o余量定制合金成份的優(yōu)越性。激光沉積工藝在制造過程中很容易在熔池中增加不同元素或金屬粉末。研究團(tuán)隊(duì)還提供了開發(fā)具有多功能性能和多組分金相圖的原型梯度合金的路線圖。此外，在研究報(bào)告中還介紹了金屬與碳纖維復(fù)合材料的組合方法。
2、NASA使用3D打印和激光技術(shù)打造新一代宇航服
美國宇航局正在研發(fā)新一代的宇航服，科學(xué)家認(rèn)為未來20年內(nèi)宇航員有望穿著這樣的宇航服在火星表面行走。比起前一代宇航服而言，新款宇航服的活動(dòng)部件較多，可滿足宇航員進(jìn)行各種復(fù)雜動(dòng)作的需要。
美國宇航局未來太空行動(dòng)工作組成員認(rèn)為這款宇航服研發(fā)的目的是要在行星表面行走，在未來的火星任務(wù)中將扮演重要角色，行動(dòng)上更加靈活。工程師將該宇航服命名為Z-2，在原型設(shè)計(jì)時(shí)參考了仿生學(xué)的思路，比如水生生物的生物熒光特性，這些生物可在難以置信的深海中活動(dòng)，它們的游泳與發(fā)光特性有助于在深海中生存，宇航服的外表設(shè)計(jì)也參考了爬行動(dòng)物的皮膚，這使得這款宇航服可勝任未來大部分太空任務(wù)。
