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國(guó)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(guó)的載人航天能力，并于2017年實(shí)現(xiàn)向國(guó)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(lái)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)際空間站貨運(yùn)合同，其“龍”飛船也已經(jīng)3次往返國(guó)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(yáng)系的任務(wù)，包括到達(dá)小行星和火星之類(lèi)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(hù)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(lái)最大的航天器焊接系統(tǒng)“垂直組裝中心”（VAC）12日在美國(guó)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(guò)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(lái)越多的見(jiàn)到3D打印的身影：
1、NASA開(kāi)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(wèn)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(chēng)，過(guò)年4年來(lái)他們開(kāi)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(guò)程中改變金屬粉末種類(lèi)。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(xiàn)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(chēng)他們之所以選擇激光沉積工藝，是因?yàn)樗哂行纬山鼰o(wú)余量定制合金成份的優(yōu)越性。激光沉積工藝在制造過(guò)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(kāi)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(xiàn)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(guó)宇航局正在研發(fā)新一代的宇航服，科學(xué)家認(rèn)為未來(lái)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(mǎn)足宇航員進(jìn)行各種復(fù)雜動(dòng)作的需要。
美國(guó)宇航局未來(lái)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(lái)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(lái)大部分太空任務(wù)。
