NASA全新構(gòu)想：會(huì)飛的3D打印機(jī)建月球南極50米高塔

AM易道分享

美國(guó)田納西州，一家叫Branch Technology的公司，平時(shí)在車間里做的活兒是給大樓做幕墻板。

這周新聞?wù)f他們手頭還有另一個(gè)項(xiàng)目，甲方是NASA，要做的東西是一座50米高的塔，立在月球南極。

50米是個(gè)什么概念，差不多十六七層樓。

這座塔要做兩件事，一是在月面架太陽(yáng)能板，二是當(dāng)通信中繼。

看完他們模擬方案影片，相當(dāng)震撼。

看影片總結(jié)大概得方案是月球表面起飛某種帶3D打印功能得飛行裝置，然后邊起飛邊建造，類似很多年前得無(wú)人機(jī)打印方案。

看樣子用可能用的電推進(jìn)。

非常有腦洞的想法。

沒(méi)有透露更多得技術(shù)細(xì)節(jié)，所以這篇文章我們更多分享得是關(guān)于已知合作細(xì)節(jié)。

NASA重返月球的活兒，居然沒(méi)全交給航天巨頭，分了一份給一家做幕墻的小公司。

這件事值得停下來(lái)看看，是怎么走到這一步的。

他們的打法和別人不一樣

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在做建筑3D打印的公司，主流玩法是把混凝土像擠奶油一樣一層一層堆上去，最后做出一面墻、一棟小房子。

Branch這家公司不是這個(gè)路子。

他們的工藝叫C-Fab，做的也不是堆疊，是用機(jī)器人手臂在空氣里直接擠出聚合物絲，編成一個(gè)三維的鏤空格子。

整個(gè)結(jié)構(gòu)是空的，不是實(shí)心墻。

按公司自己的說(shuō)法，這種打法相比其他建筑增材工藝，材料用量最多能減少95%。

NASA官方稿子里還提到一個(gè)細(xì)節(jié)，Branch的噴頭其實(shí)能干兩種活兒，既能擠格子，也能像普通3D打印一樣一層一層堆實(shí)心。

他們的幕墻板就是把這兩種能力結(jié)合起來(lái)用，格子是主體用來(lái)減重，實(shí)心層留在該裝螺絲、卡扣、連接件的位置當(dāng)基底。

這套工藝在地球上的用法，是把這種聚合物格子作為墻板的內(nèi)芯，外面填上發(fā)泡保溫材料，再銑削成型，做成幕墻掛在大樓外面。

按信源說(shuō)法，這種墻板成本比預(yù)制混凝土板低，安裝快，重量也輕。

放到月球上，邏輯就清楚了。

月球建筑最頭疼的不是結(jié)構(gòu)強(qiáng)不強(qiáng)，是從地球運(yùn)一公斤東西上去太貴。

同樣體積的塔，做成鏤空格子，用料能砍掉九成多，運(yùn)費(fèi)也就跟著砍下來(lái)。

50米和月球南極是配套的

NASA下一次重返月球，落點(diǎn)選的是月球南極。

這地方有一個(gè)特別的麻煩，太陽(yáng)常年貼著地平線低角度斜照。

這意味著兩件事，一是陰影特別長(zhǎng)，二是站得越高越能曬到太陽(yáng)。

50米這個(gè)高度就是這么來(lái)的。

塔夠高，太陽(yáng)能板基本能脫離地面陰影區(qū)，全年拿到穩(wěn)定光照。

通信也一樣，塔越高，覆蓋范圍越大，繞過(guò)環(huán)形山地形遮擋的能力越強(qiáng)。

把這兩件事拼起來(lái)，月面基地的能源和通信問(wèn)題就一起解決了。

Branch和NASA合作快十年

這家公司不是這兩年才冒出來(lái)的。

2017年，他們就贏過(guò)NASA的3D Printed Habitat Challenge第二階段。

那個(gè)比賽要求參賽隊(duì)伍能用月球或火星表面那種沙土加上任務(wù)回收物當(dāng)原料，造出供宇航員住的棲息地。

也是那一次比賽，Branch摸索出了一種玄武巖纖維增強(qiáng)塑料，原型是沖著模擬火星沙土去的。

這套配方后來(lái)反過(guò)來(lái)變成了他們今天在地球上做幕墻板用的材料基礎(chǔ)。

換句話說(shuō)，他們今天掛在地球大樓外面的那些幕墻板，材料的源頭是奔著地外原位制造去的。

現(xiàn)在做到哪一步了
這個(gè)月球塔項(xiàng)目走的是NASA小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)劃，簡(jiǎn)稱SBIR。
第一階段已經(jīng)完成，做的是可行性論證，結(jié)論是這事在理論上走得通。
現(xiàn)在是第二階段，這一階段Branch要做的事，主要有三件。
一是材料研究，月球真空環(huán)境、溫差大、有輻射，塑料能不能扛住，得重新做配方和測(cè)試。
二是擠出實(shí)驗(yàn)，把C-Fab這套擠出工藝放到真空艙里，看看機(jī)器能不能正常工作。
三是針對(duì)月面環(huán)境做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，看怎么樣的格子在月球低重力下最穩(wěn)。
這一階段的最終目標(biāo)，是做出一臺(tái)能在月面工作的原型機(jī)，能夠在月球表面生產(chǎn)大型基礎(chǔ)設(shè)施。

合作方里還有一家叫Foster+Partners的建筑事務(wù)所，是個(gè)老牌玩家，跟Branch在2017年的棲息地比賽里就合作過(guò)。

這次月球塔的整體效果圖和結(jié)構(gòu)方案，也是兩家一起出的。

AM易道行業(yè)觀點(diǎn)

顯然，可以看出建筑3D打印不止擠混凝土堆墻這一種玩法。

Branch這套機(jī)器人在空氣中擠聚合物格子的路線，在國(guó)內(nèi)似乎少有對(duì)位的玩家。

月球項(xiàng)目對(duì)他們是個(gè)極端工況的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，做出來(lái)的材料和工藝數(shù)據(jù)，最后或許會(huì)反過(guò)來(lái)變成地球幕墻業(yè)務(wù)的護(hù)城河。

第二，太空增材制造從科研選項(xiàng)變成任務(wù)關(guān)鍵路徑，這條線最近一年明顯在加速。

包括我國(guó)在內(nèi)的航天機(jī)構(gòu)已經(jīng)在太空里成功打印過(guò)金屬件。

另一條路是地外原位制造，直接在地外表面蓋大東西。

兩條線最后指向的是同一件事，未來(lái)的月球基地不會(huì)全靠地球補(bǔ)給，而是在當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)出來(lái)。

還有關(guān)于Branch這家公司，放在航天產(chǎn)業(yè)鏈里完全是小不點(diǎn)，但他們和NASA已經(jīng)走了快十年。

NASA的SBIR體系把通道開(kāi)給小公司，NASA的欄目還專門寫他們的故事，這兩件事本身對(duì)國(guó)內(nèi)同類小型增材制造企業(yè)，是個(gè)值得琢磨的樣本。

50米的塔什么時(shí)候真的立在月球南極上，今天沒(méi)有答案。

但這設(shè)計(jì)影片里的場(chǎng)景確實(shí)很科幻。

一臺(tái)飛行器從月面起飛，看上去用的是電推進(jìn)，一邊飛一邊擠出聚合物絲，在空中編出格子結(jié)構(gòu)，越飛越高，塔就跟著長(zhǎng)出來(lái)。

沒(méi)有腳手架，沒(méi)有龍門，沒(méi)有起重機(jī)。

二十年前3D打印能做出一只塑料船，二十年后它或許能在月球上做出一座塔。

中間的旅程越來(lái)越有趣了。