导读：近几十年来，在创新技术的推动下，人类的太空探索已经取得了巨大的进步。增材制造技术的应用就是一个典型的例子，它为太空研究的进步做出了显著贡献，本文介绍了几个近期的太空3D打印研究案例。
01 在太空3D打印金属零件2024年1月20日，南极熊获悉，本月底的天鹅座货运飞船任务将在国际空间站(ISS)开展一项 3D 打印实验，这是一项对太空中3D打印能力验证的重要研究，来自欧洲航天局 (ESA) 。美国宇航局（NASA）准备将诺斯罗普·格鲁曼公司的天鹅座推进太空，将使用猎鹰 9 号飞船为这一旅程提供了便利，猎鹰 9 号是埃隆·马斯克 (Elon Musk) 公司SpaceX 的火箭。此项任务的目标是研究太空中的 3D 打印，并以国际空间站 (ISS) 作为开发平台。这一举措的灵感来自于欧洲航天局最近的研究，他们在微重力条件下测试金属增材制造。欧洲航天局的 Rob Postema 评论道：“这项研究让我们初步了解了3D打印机在太空中的表现。”
△微重力下的金属 3D 打印零件人类在太空执行长期任务期间遇到的主要挑战之一是补给工作的复杂性和成本高昂。这些任务不仅需要食物等物资，还需要必要的零件和机械。如果欧空局成功通过天鹅座的机载3D打印机在国际空间站上 3D 打印小型金属零件，那么当前的零件补给问题可能会得到解决。此外，国际空间站上即便具备3D打印能力，但零件的质量是否能与地球上生产的零件相匹配仍存在不确定性。研究中心还将测试打印部件的质量、耐用性和特性。这项研究成果还可以为打印船员未来可能需要的设备维护、备件或工具所需的零件开辟途径。
△外太空中的天鹅座货船天鹅座货运飞船上的这些测试将揭示在太空微重力环境中3D打印金属零件的可行性。02 在太空3D打印电路美国国家航空航天局（NASA）和学术界的工程师合作，在太空边缘（也称为卡曼线）附近测试了混合3D打印电子电路。这项太空测试是在亚轨道技术实验运载火箭-9（SubTEC-9）探空火箭任务中进行的，这枚火箭于2023年4月25日从美国NASA的沃勒普斯飞行基地（Wallops Flight Facility）发射升空，飞行高度约为174公里（108英里），仅持续了几分钟，火箭便通过降落伞降落到地面。
△这次短暂的飞行携带了14项新技术开发实验，包括3D打印电路、更快的遥测链路和新型星体跟踪器测试包括湿度和电子传感器，这些传感器与有效载荷门一起被打印在两个附加面板上，在短暂的飞行过程中，所有传感器都向地面传输数据。这次任务被认为是成功的，有可能帮助科学家和工程师提高小型航天器的设计效率。3D打印的最大的好处是节省空间，可以在三维表面上打印，元件之间的痕迹大约只有 30 微米（头发丝宽度的一半），甚至更小。它还能为天线和射频应用带来其他好处。湿度感应打印油墨是在美国宇航局马歇尔太空飞行中心生产的，而电路则是在马里兰大学物理科学实验室（LPS）制作的。打印电路为设计更小的航天器提供了一个新的框架，既可用于近地任务，也可用于深空任务。
混合技术允许在传统电子模块通常无法到达的位置制造电路。在曲面上打印也有助于空间非常有限的小型可部署子载荷。
03 将3D打印心脏送入太空五家比利时公司和研究中心正在合作，使用3D打印技术开发人造心脏和循环系统，并计划将其送往太空。该项目由Space Application Services、SCK CEN、QbD Group、BIO INX和Antleron共同开发，预计在2025年将人造心脏送往国际空间站（ISS）。
△AstroCardia项目研究人员表示，由于无法对活体心脏进行深入检查，他们决定通过生物3D打印技术制造微型化的人体心脏和人工循环系统，以便更深入地研究心脏的衰老过程。通过将3D打印的心脏送入太空轨道，科学家们希望能够更好地研究心脏的衰老过程，因为在太空中，心脏的老化速度比在地球上快20倍。因此，太空环境为我们提供了独特的机会，可以获得在地球上无法获得的研究成果。开发的平台将允许研究驱动心脏衰老的机制。
△AstroCardia 3D生物打印机AstroCardia团队表示，在进行微型心脏模型的3D生物打印时，专业材料至关重要。这包括具有微米精度的3D生物打印机、活干细胞和由比利时初创公司BIO INX提供的"生物墨水"。研究人员声称，这种"生物墨水"包括生物材料和干细胞，可以发育成人体内任何可能的细胞。然后，这些细胞会分裂并组织起来，创建一个正在发育的人类心脏模型，也被称为"类器官"。人工循环系统用于为心脏提供刺激、氧气和营养，直到其成熟并发挥功能。目前，科学家们可以进行相关测试，主要测试将于2025年在国际空间站上进行。
△心脏芯片是一块几平方毫米的芯片，它的表面覆盖着心肌细胞
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