第80章 太空军的第一次训练(7)
作者:
弘歌2018 更新:2021-06-13 13:41 字数:4641
首先,他们利用3d打印设备建造了一座20000平米的封闭建筑。然后利用制氧机制造氧气,然后大家进入建筑物庇护所。在里面利用种子种植食物。
在一个多月的时间内,200人利用智慧和努力,成功在外太空陨石上生存了下来。
这是一次实战模拟演习,所以一切都是真实的。
不论梁开他们相信不相信,这一刻,他们这一组200人,就被宇宙飞船抛弃在靠近火星的一块巨大的陨石上。这颗陨石直径高达30公里,围绕火星做运转,也可以说是火星的一颗小卫星。
丁磊到目前还不知道梁开和他们在一起,要知道,早就心里问候梁开祖宗十八代了。因为这一次的演习,真的太危险。首先,大家的宇航服和所携带的氧气仅仅够10天使用。另外3 d打印设备的电源需要自备太阳能发电。食物也仅仅够15天的。大家要是稍不注意,就会在太空中死去。
梁开和丁磊,以及另外三个同学暂时做为这个小组200人的临时管理员。梁开对这次任务进行了分工和协调。在所有人都同意的基础上,做了以下安排:
50人组队,由3 d打印专家蕾娜带队,选择靠太阳面合理的位置建设临时设施。
50人组队,由丁磊带队,在陨石上寻找资源和矿藏,最好解决水源,为建立粮食种植基地做准备。
50人组队,由马云带队,在陨石上寻找合适位置,安放制氧机,制造呼吸氧气。
50人组队,由梁开带队,对陨石进行全方位检查。
分工后,大家立刻展开了工作。
蕾娜,美籍华人,2016年爷爷留学美国后获得绿卡定居美国,去当地白人女孩子麦当娜为妻。生一个儿子,儿子在美国对外战争中去世。爷爷奶奶带大了蕾娜。由于爷爷是世界著名的美国微软公司技术总监,负责微软3d打印技术研发,所以蕾娜从小就精通和熟悉这一门技术。
当然,在太空中使用蕾娜还是第一次。
3d打印技术最初出现是在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3d立体打印技术。
1986年,美国科学家charles hull开发了第一台商业3d印刷机。
1993年,麻省理工学院获3d印刷技术专利。
1995年,美国zcorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3d打印机。
2005年,市场上首个高清晰彩色3d打印机spectrum z510由zcorp公司研制成功。
2010年11月,美国jim kor团队打造出世界上第一辆由3d打印机打印而成的汽车urbee问世。
2011年6月6日,发布了全球第一款3d打印的比基尼。
2011年7月,英国研究人员开发出世界上第一台3d巧克力打印机。
2011年8月,南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3d打印的飞机。
2012年11月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3d打印机打印出人造肝脏组织。[6]
2013年10月,全球首次成功拍卖一款名为“ono之神”的3d打印艺术品。
2013年11月,美国德克萨斯州奥斯汀的3d打印公司“固体概念”(solidconcepts)设计制造出3d打印金属手枪。[7]
2018年8月1日起,3d打印枪支将在美国合法,3d打印手枪的设计图也将可以在互联网上自由下载。[8]
2018年12月10日,俄罗斯宇航员利用国际空间站上的3d生物打印机,设法在零重力下打印出了实验鼠的甲状腺。[9]
2019年1月14日,美国加州大学圣迭戈分校在《自然·医学》杂志发表论文,首次利用快速3d打印技术,制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,在装载神经干细胞后被植入脊髓严重受损的大鼠脊柱内,成功帮助大鼠恢复了运动功能。该支架模仿中枢神经系统结构设计,呈圆形,厚度仅有两毫米,支架中间为h型结构,周围则是数十个直径200微米左右的微小通道,用于引导植入的神经干细胞和轴突沿着脊髓损伤部位生长。
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3d打印机与普通打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同,普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3d打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3d打印机是可以“打印”出真实的3d物体的一种设备,比如打印一个机器人、打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3d立体打印技术。
3d打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。[10] 3d打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印,但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外,打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。
研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3d打印的一大障碍。
机器的限制
3d打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3d打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。
知识产权的忧虑
在过去的几十年里,音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多。3d打印技术也会涉及到这一问题,因为现实中的很多东西都会得到更加广泛的传播。人们可以随意复制任何东西,并且数量不限。如何制定3d打印的法律法规用来保护知识产权,也是我们面临的问题之一,否则就会出现泛滥的现象。
道德的挑战
道德是底线。什么样的东西会违反道德规律是很难界定的,如果有人打印出生物器官和活体组织,在不久的将来会遇到极大的道德挑战。
花费的承担
3d打印技术需要承担的花费是高昂的。第一台3d打印机的售价为1万5。如果想要普及到大众,降价是必须的,但又会与成本形成冲突。
每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍,但相信找到合理的解决方案3d打印技术的发展将会更加迅速,就如同任何渲染软件一样,不断地更新才能达到最终的完善。
2014年9月底,nasa预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3d打印技术制造。nasa也因此成为首家尝试使用3d打印技术制造整台仪器的单位。
这款太空望远镜功能齐全,其50.8毫米的摄像头使其能够放进立方体卫星(cubesat,一款微型卫星)当中。据了解,这款太空望远镜的外管、外挡板及光学镜架全部作为单独的结构直接打印而成,只有镜面和镜头尚未实现。该仪器将于2015年开展震动和热真空测试。
这款长50.8毫米的望远镜将全部由铝和钛制成,而且只需通过3d打印技术制造4个零件即可,相比而言,传统制造方法所需的零件数是3d打印的5-10倍。此外,在3d打印的望远镜中,可将用来减少望远镜中杂散光的仪器挡板做成带有角度的样式,这是传统制作方法在一个零件中所无法实现的。
2014年8月31日,美国宇航局的工程师们刚刚完成了3d打印火箭喷射器的测试,本项研究在于提高火箭发动机某个组件的性能,由于喷射器内液态氧和气态氢一起混合反应,这里的燃烧温度可达到6000华氏度,大约为3315摄氏度,可产生2万磅的推力,约为9吨左右,验证了3d打印技术在火箭发动机制造上的可行性。本项测试工作位于阿拉巴马亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心,这里拥有较为完善的火箭发动机测试条件,工程师可验证3d打印部件在点火环境中的性能。
制造火箭发动机的喷射器需要精度较高的加工技术,如果使用3d打印技术,就可以降低制造上的复杂程度,在计算机中建立喷射器的三维图像,打印的材料为金属粉末和激光,在较高的温度下,金属粉末可被重新塑造成我们需要的样子。火箭发动机中的喷射器内有数十个喷射元件,要建造大小相似的元件需要一定的加工精度,该技术测试成功后将用于制造rs-25发动机,其作为美国宇航局未来太空发射系统的主要动力,该火箭可运载宇航员超越近地轨道,进入更遥远的深空。马歇尔中心的工程部主任克里斯认为3d打印技术在火箭发动机喷油器上应用只是第一步,我们的目的在于测试3d打印部件如何能彻底改变火箭的设计与制造,并提高系统的性能,更重要的是可以节省时间和成本,不太容易出现故障。本次测试中,两具火箭喷射器进行了点火,每次5秒,设计人员创建的复杂几何流体模型允许氧气和氢气充分混合,压力为每平方英寸1400磅。
2014年10月11日,英国一个发烧友团队用3d打印技术制出了一枚火箭,他们还准备让这个世界上第一个打印出来的火箭升空。该团队于当地时间在伦敦的办公室向媒体介绍这个世界第一架用3d打印技术制造出的火箭。团队队长海恩斯说,有了3d打印技术,要制造出高度复杂的形状并不困难。就算要修改设计原型,只要在计算机辅助设计的软件上做出修改,打印机将会做出相对的调整。这比之前的传统制造方式方便许多。既然美国宇航局已经在使用3d打印技术制造火箭的零件,3d打印技术的前景是十分光明的。
据介绍,这个名为“低轨道氦辅助导航”的工程项目由一家德国数据分析公司赞助。打印出的这枚火箭重3公斤,高度相当于一般成年人身高,是该团队用4年时间、花了6000英镑制造出来的。等一笔1.5万英镑的资助确定之后,他们将于今年底在新墨西哥州的美国航天港发射该火箭。一个装满氦的巨型气球将把火箭提升到20000米高空,装置在火箭里的全球定位系统将启动火箭引擎,火箭喷射速度将达到每小时1610公里。之后,火箭上的自动驾驶系统将引导火箭回返地球,而里头的摄像机将把整个过程拍摄下来。
美国国家航空航天局(nasa)官网2015年4月21日报道,nasa工程人员正通过利用增材制造技术制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本,nasa空间技术任务部负责人表示,这是航空航天领域3d打印技术应用的新里程碑。
2015年6月22日报道,国营企业俄罗斯技术集团公司以3d打印技术制造出一架无人机样机,重3.8公斤,翼展2.4米,飞行时速可达90至100公里,续航能力1至1.5小时。
公司发言人弗拉基米尔·库塔霍夫介绍,公司用两个半月实现了从概念到原型机的飞跃,实际生产耗时仅为31小时,制造成本不到20万卢布(约合3700美元)。
2016年4月19日,中科院重庆绿色智能技术研究院3d打印技术研究中心
对外宣布,经过该院和中科院空间应用中心两年多的努力,并在法国波尔多完成抛物线失重飞行试验,国内首台空间在轨3d打印机宣告研制成功。这台3d打印机可打印最大零部件尺寸达200x130mm,它可以帮助宇航员在失重环境下自制所需的零件,大幅提高空间站实验的灵活性,减少空间站备品备件的种类与数量和运营成本,降低空间站对地面补给的依赖
当然,这些都是3d打印技术的发展历史。随便都可以在百度搜索出来。实际在2095年的现在,3d打印主要用在建筑工程上面比较多一些。
蕾娜做为一名合格的专业技术人员,在太空陨石上遇到了两个难题。