美國“龍”飛船送3D打印機上太空 可製造國際空間站30%零部件
3D打印機儼然成為美國科幻作家羅伯特·希克利筆下的“萬能製造機”。如今，國際空間站中的宇航員也能用上3D打印機了。據外電報道，美國太空探索技術公司(SpaceX)的不載人“龍”飛船21日發射升空飛向國際空間站，將向空間站運送大量日常物資與科學實驗設備等，其中包括首個將在太空中使用3D 打印機。 根據NASA和“太空製造”公司（Made In Space ）團隊的設想，未來，3D打印可實現在空間製造整個航天器，空間任務所需物資幾乎能自給自足，且能夠在空中製造多數他們所需的零件等。
隨“龍”飛船上太空的3D打印機
美國東部時間21日凌晨1點52分(北京時間下午1點52分)，“龍”飛船在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的航天基地，搭載“獵鷹9”火箭升空。 大約10分鐘後，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道。
這艘“龍”飛船上裝載着約2.5噸貨物，包括食物、示範性技術產品以及供255項科學實驗使用的設備。其中最令人感興趣的是一台微波爐大小的3D打印機。美國航天局在一份聲明中稱，這一設備將用來測試評估3D打印技術在太空微重力環境下的工作情況。
這將是人類首次在地球以外進行製造操作。宇航員可通過3D打印機在軌“打印”零部件，而無需再從地球運輸零部件。生產首台太空3D打印機的“太空製造”公司説，國際空間站現有的三成以上的備用部件都可由這台3D打印機制造。
太空製造公司首席執行官亞倫·凱默表示，“NASA的3D打印實驗是面向未來邁出的一步”，“利用3D打印按需製造零件和工具的能力可大大提高空間任務執行的可靠性和安全性，同時可使成本降低好幾個數量級。首個3D打印機最初將打印試驗組件，如計算機組件板，然後將製造一系列零件，如工具和科學設備。
首台太空3D打印機可製造國際空間站30%的零部件。
“龍”飛船還攜帶20只小鼠進入太空，這是該飛船首次搭載活的哺乳動物。此外，“龍”飛船給空間站送去的還包括一個海洋風監測儀器，它獲得的數據將有助於颶風預報。
如果一切順利，“龍”飛船將於23日抵達空間站，它與空間站對接時間為4周，預計10月中旬返回並墜入太平洋。
根據與美國航天局簽署的合同，太空探索技術公司共計要向空間站發射貨運飛船12次。本週早些時候，該公司還獲得美國航天局26億美元的合同以建造載人版“龍”飛船。
此前，“龍”飛船曾三次向空間站運送給養和實驗設備。今年4月18日，“龍”飛船第三次向空間站運送給養和實驗設備，此行裝載了近2.3噸貨物，包括為國際空間站宇航員準備的食物、太空行走工具以及供150多項科學實驗使用的科研設備等。
據觀察者網查詢，為國際空間站製造3D打印機的太空製造公司成立於2010年，由奇點大學（Singularity University，簡稱SU，位於美工加州硅谷心臟地帶，美國宇航局埃姆斯研究中心內，是為迎接電腦優於人腦的時代來臨，谷歌與NASA合作開辦的——觀察者網注）的校友創建。
太空製造公司坐落於加利福尼亞州莫菲特場的NASA埃姆斯研究中心內。幾年來，該公司致力於研製能在微重力環境下工作的卓越的3D打印機，為準備2014年的發射任務，2011年，太空製造公司在零重力環境下對多項3D打印技術進行了測試。2013年，該公司進行了額外的微重力測試。目前，太空3D打印機已經進行了400多次微重力拋物線試驗。
太空製造公司的3D打印機即將進入國際空間站，目前它已經通過了一系列微重力飛行測試。
為了滿足未來零件能在空間按需製造的需求，美國航空航天局（NASA）宣佈了向國際空間站發射首個3D微重力打印實驗設備計劃。此前，所有空間任務都要完全依賴於地面和向空間站發送設備的運載火箭來完成。距離地面越遠，向空間站發送設備的時間持續越長，為空間站補給物資就越困難。
因為3D打印機的工作方式是通過噴射塑料層從而疊加成一個完整的物件，而在基本上沒有重力的情況下，不會有向下的引力讓材料下沉後互相結合。因此，這台將要上太空的3D打印機進行了嚴格的微重力環境的表現實驗。
在之前的飛行實驗中，零重力飛機vomit comet會以拋物線軌跡來模擬出接近零重力的環境。在微重力的條件下，打印出來的物品與在地球上相比主要的區別就在於濃度。經過一系列改進之後，現在機器在微重力環境下噴射出的塑料濃度已經能達到和地球環境同樣水平。
發熱則是另外一個可能遇到的問題，因為熱量在微重力的環境下傳播也不同於平常，可能導致熱敏材料温度過高或過低，這樣會讓3D打印機無法正常工作。不過，太空製造公司的研發部主管 Michael Snyde卻表示，不管這台機器能不能在太空中完美運行，他們都將會得到一些有用的信息。
NASA局長查爾斯·博爾登表示，“NASA將繼續探索太空，無論是對小行星進行定位或將人類送至火星，我們需要革命性的技術，以減少運載貨物的航天器的重量和體積”，“未來，宇航員或許能夠在空間打印他們所需的工具或部件”。
太空製造公司和NASA團隊設想，未來，3D打印可實現在空間製造整個航天器，空間任務所需物資幾乎能自給自足，且能夠在空中製造多數他們所需的零件等。
除了用於在軌航天器的設計製造外，3D打印設備還可與機器人系統一起工作，為人類登上火星，以及在其他行星上執行任務製造所需的住所和工具。住所和實驗室也可由機器人通過打印建造構件來製造，這些建造構件可利用行星上的資源，如土壤或礦物來實現。長期執行空間任務的宇航員也可打印和回收他們所需的工具，可節省大量的資源。
延伸閲讀
1997年的第11期《科幻世界》刊登了美國科幻作家羅伯特·希克利的作品《萬能製造機》。在3D打印風靡世界的今天，重新看這篇小説的別有一番韻味。
萬 能 制 造 機
[美]羅伯特·希克利 著
孫維梓
編譯
格里高爾坐在桌後。“ＡＡＡ行星消毒公司”辦公室內塵埃滿布，這是一家專為新行星改善自然環境的公司。格里高爾一眨不眨地凝視手中那張包含２３０５種不同物品的清單，試圖查出還有什麼被遺漏了。
防輻射油膏？宇宙中使用的照明彈？水的淨化設備？不，這一切都寫在清單上了。他打個呵欠，望望手錶，合夥人阿諾爾德理應回來了。他一大清早就去採購全部物品並運去飛船，幾小時後他們即將起飛去狄梅吉Ⅱ星執行任務。
但是萬事俱備了嗎？宇宙飛船可是一座需要自力更生的孤島。如果在那裏把豆子吃光了，那你是無法上小店購買的。萬一飛船的防護外殼壞了，你就該有備用的殼板、更換的工具和如何更換的指導書。宇宙實在太大，別指望有人能援救你。
清單裏還有製氧設備、香煙……這簡直就是家超級市場而不是宇宙飛船了。
格里高爾扔下清單，無聊地拿起撲克在桌上玩起他本人發明的牌陣遊戲。
幾分鐘後阿諾爾德大大咧咧地進了辦公室。
格里高爾不解地望着他的夥伴：通常只要這小個子化學家喜笑顏開，歡欣鼓舞，往往就意味着公司將面臨一場巨大的厄運。
“你全辦妥了？”格里高爾既膽怯又情不自禁地發問。
“萬事大吉！”阿諾爾德傲然聲稱。
“可我們馬上就要起飛……”
“放一百二十個心吧，一切都沒問題！”他一屁股坐上桌沿，“我給公司省下了一大筆錢。”
“得了吧，”格里高爾嘆氣説，“你又幹下了什麼蠢事？”
“不！”阿諾爾德鄭重其事地説，“你只消想想那白白浪費在裝備上的錢，我們得帶齊２３０５種物品，而大多隻是以防萬一。實際上我們也許只用到其中的一種或兩種，結果卻弄得飛船擁擠不堪，塞滿了根本用不着的裝備！”
“但往往恰好是這一種或兩種物品挽救了我們的生命!”
“我當然考慮過啦，幸好我找到了遠征所需要的最必需的裝備!”
格里高爾站起身，他極力控制自己説：“阿諾爾德，我不知道你找到了什麼，但我希望你還是儘快把2305種物品裝上飛船為好。”
“可惜不行了，”阿諾爾德神經質地笑笑，“錢不夠啦，就為了買下這件最需要的裝備。”
“它是什麼玩藝?”
“絕對獨一無二貨真價實的必需物品!去飛船看看，我讓你開開眼界。”
在去宇航港途中，阿諾爾德一直神秘莫測地暗自發笑。飛船已矗立在發射場上準備起飛。阿諾爾德鄭重地打開艙門。
“就是它!”他嚷道，“瞧!這是台能應付任何災難的‘萬應靈丹’!”格里高爾進入艙內，他看到一台奇特的大機器，機身上雜亂地安裝着刻度盤、小燈和各種指示表。
首台太空3D打印機可製造國際空間站30%的零部件。
“這算什麼?”
“它難道不挺美的?”阿諾爾德温柔地拍拍這台機器，“我從星際舊貨商喬那兒以非常合算的價格買到手的。”
格里高爾立刻明白了一切。他本人有時也和喬打交道，但每次都非常不妙。喬賣出的那些不可思議的機器的確能工作，不過後果如何就是另一碼事了。
“我絕不和喬的任何一台機器飛入太空。”格里高爾斬釘截鐵地聲明，“我寧願把它當作廢銅爛鐵處理掉!”
他急急忙忙地到處尋找大鐵錘。
“等等，”阿諾爾德央求道，“先讓我把它演示一下好嗎?你想過沒有，如果在宇宙中發動機出了故障：第三個齒輪鬆動了，螺帽遍尋無着，這時你該怎麼辦?”
“我可以從2305種物品中找出一個新螺帽，專為應付這類特殊事件。”格里高爾説。
“果真如此?你得明白清單上並沒有列入4英寸的硬鋁螺帽!”阿諾爾德勝利地叫道，
“我檢查過的，你説你該怎麼辦?”
“這我就沒戲了，你有何高招?”
於是阿諾爾德傲然走向這台機器，按下按鈕，對它響亮而清楚地説,“我要硬鋁螺帽，直徑為4英寸。”
機器發出低沉的轟鳴聲，燈光閃爍，閘板緩緩打開，他們眼前赫然出現了一顆閃光發亮，已經制好的螺帽。
“怎麼樣?”阿諾爾德大喊大叫。
“哼，”格里高爾不太熱情地説，“不過就是做了個螺帽而已，它還能幹什麼?”
阿諾爾德重新按下按鈕：
“給我們來一磅新鮮大蝦。”
閘板打開——裏面真是活蹦亂跳的大蝦!
“我真糊塗，應當要洗乾淨並加工好的大蝦才對。”阿諾爾德遺憾地説。
“它還能做什麼?”格里高爾問。
“你想要什麼?要幼虎嗎?還是要25W的燈泡或口香糖?”
“你是説任憑什麼它都能製造?”
“對，一切的一切，只要你要就有!這是萬能製造機，自己試試吧!”
格里高爾試了試，很快就連續得到礦泉水、手錶和一罐沙拉醬。
“這還不錯，”他説，“但是……”
“還有什麼但是?”
格里高爾搖搖頭，事實上連他也説不清。不過根據親身體會他知道這種新玩藝總不太可靠，絕對不會像第一眼所見到的那樣。
在飽餐美味的沙拉拌大蝦以後，他們很快得到准許起飛的通知。一小時後他們的飛船已進入太空。
他們飛往狄梅吉Ⅱ星，這是顆中等大小的行星。氣候炎熱而潮濕，非常適合植物生長，唯一的缺點是雨量過多，幾乎所有時間都在下雨，即使不下也總是烏雲低垂。他們的任務就是設法控制雨量，這倒不困難，只要掌握調節天氣的原理，化幾個晝夜就能讓一切正常了。
一路上沒出任何事故，前方的目的地在望。阿諾爾德關掉自動駕駛儀，駕馭飛船穿過厚厚雲霧，千米厚的暗白霧層中很快露出山峯，幾分鐘後飛船盤旋在索然無味的灰色平原上。
“這裏的景觀相當奇怪。”格里高爾評論説。
阿諾爾德點點頭。他習慣性地使飛船作螺旋飛行，先拉平，接着保持平衡，關上發動機開始着陸。
“真不明白這裏為何不生長植物。”格里高爾自言自語説。
過一會兒他就明白了：飛船在剎那間消失在空無一物的虛假平原內，滑過幾十米後，才轟隆一聲跌落在陸地上。
他們以為是灰色的“平原”原來卻是一層特殊密度的霧，除了狄梅吉Ⅱ星以外在任何地方都從未遇到過這種情況。
他倆解開皮帶，確信自己沒有受傷，就着手檢查飛船。
這種意外降落的後果可想而知：無線電和自動駕駛儀已無法工作，飛船的外殼有十塊防護板發生翹曲並脱落，更糟糕的是連操縱系統也有零件損壞了。
“我們還算走運。”阿諾爾德下結論説。
“不錯，”格里高爾望望大霧説，“但是下次你最好還是使用儀器着陸為妥。”
“現在你可以看到萬能製造機是多麼不可缺少的了，我們開始修復如何?”
他們擬出了所有損壞部件的清單。
阿諾爾德走向萬能製造機並按動按鈕：
“飛船的防護板，5英寸見方，厚度為半英寸，用第342號合金製造。”
萬能製造機很快送出了他要的防護板。
“我們要的可是十塊。”格里高爾説。
“這我明白，”阿諾爾德重新按下按鈕，“再來一次。”
機器沒有運作。
“大概我得下達完整的指令。”阿諾爾德肯定地説。
他用拳捶了一下按鈕又給了命令：
“飛船的防護板，5英寸見方，厚度為半英寸，用第342號合金製造。”
但是萬能製造機仍然一動不動。
“有點奇怪。”阿諾爾德説。
“怎麼啦?”格里高爾心中泛起一陣寒意。
阿諾爾德又試了一次，還是毫無結果。他沉思片刻，再次捶打按鈕説：
“來只塑料碗。”
機器生產出明晃晃的天藍色塑料碗。
“再來一個。”阿諾爾德説。
萬能製造機卻置之不理。阿諾爾德轉而要支蠟燭，機器迅速給了他。
“我還要一支蠟燭。”阿諾爾德命令説。
機器又毫不作反應。
“真有趣，”阿諾爾德説，“我早就該考慮到這種可能性了。”
“你什麼意思?”
“很顯然，萬能製造機的確能生產出任何東西，但卻只生產一次。”
阿諾爾德又作了試驗：他讓機器生產鉛筆。它也這樣做了，但只給一支。
“糟糕，”格里高爾説，“我們還需要九塊防護板，操縱系統也需要三個絕對相同的零件，這該怎麼辦?”
“總會有辦法的。”阿諾爾德依然無憂無慮。
飛船外開始下起小雨。
“我對機器的行為只有一種解釋，”阿諾爾德在幾小時後説，“那就是它喜新厭舊。”
“什麼?”格里高爾精神陡然一振，剛才他被簌簌細雨催得昏昏欲睡。
“這是台智能機器，”阿諾爾德繼續説，“在得到命令後，它譯成執行語言並進行生產。但是為什麼只生產一次呢?這是問題的關鍵所在。我想唯一的解釋是：機器和人類非常相似，只在生產新產品時才獲得一定的快感。而一旦製成後就產生厭煩，於是它只生產新產品，不喜歡重複。”
“我這輩子沒聽到比這更混蛋的分析了!”格里高爾吼道，“但不妨假定你是正確的，那麼我們該怎麼辦?”
“就連我也不知道。”阿諾爾德説。
“我猜也是如此。”
這天晚上萬能製造機給他們的晚餐相當不錯，有煎牛裏脊肉，有蘋果餡餅。美食明顯提高了他們的精神狀態。
“不妨索取代用品……”格里高爾深思道，他吸上一大口“萬能”牌香煙，“第342號合金並
非是用來製造防護板的唯一材料，應該還有別的合金也能讓我們飛回地球。”
但萬能機不肯生產任何鐵合金製成的防護板，他們便要了青銅板，獲得成功，可在這以後機器又再拒絕生產黃銅板或錫板。
對於鋁板萬能製造機倒很爽快，而且還生產出鎘板、鉑板、金板和銀板，連鎢板這種獨特產品也給了，真不知它是怎麼鑄成的。阿諾爾德又要了超強度的陶瓷板，最後的一塊板則是用純鋅製造的。
當然某些金屬板可能熔點不高，但只要冷卻系統不出毛病，它們將能一直維持到地球。
這一夜他們工作得不壞，早上喝了萬能牌的葡萄酒作為慶功。
第二天他們着手安裝防護板，船尾搞得五花八門，活像一塊塊拼接的零頭布料。
但是要修復操縱系統的問題就大了：需要三個完全一樣的零件，全部由極為精細的玻璃和導線製成，不可能有代用品。
萬能機毫不遲疑供應了第一個零件，只是一切就此結束，直到中午他們也束手無策。他們想吃龍蝦，機器響上一陣後又是落空。因為他們要過了大蝦，而龍蝦和大蝦都屬於甲殼動物，看來萬能機是把物品按類分列的。
“我們大概只能吃罐頭了。”格里高爾嘆氣説。
阿諾爾德委靡不振地一笑：“可是當我買下這台機器時，我還以為再也不用為吃喝操心了，所以……”
“你是説連罐頭食品也沒準備嗎?”
“正是。”
他們向機器索要鮭魚或淡水魚，同樣一無所獲；想吃羊腿或香腸時又碰上一鼻子灰。
“我們吃過了牛裏脊肉，這就為所有哺乳動物的肉類打上了句號。”阿諾爾德説，“這倒不難
獲得完整的生物分類理論了。”
“只是我們先得活活被餓死。”格里高爾泄氣地説。
他重新點了炸小雞，這次機器倒是毫不推託就送出了，然而他又為自己沒要只大火雞而後悔不已。
狄梅吉Ⅱ星繼續在下雨，飛船周圍一片煙雨迷霧。
晚餐的時間又到了，他們決定再弄點吃的。涼拌蔬菜並不費事，但卡路里還不夠。萬能製造機給了烤麪包，餡餅根本別再指望。經過一個小時的多次索取和拒絕，他們才弄到煎鯨肉，看上去萬能製造機搞不大清楚鯨該如何分類。
飛船內壁出現了水珠，鋼護板上也發現鐵鏽。
再次出現午飯問題。由於蘋果餡餅而使各種水果都不再出現，他們只好要了青蛙、烤山雀和蜥蜴肉。在這以後所有的爬蟲類、昆蟲以及兩棲動物都不會再有了，真是山窮水盡。
艙外依然細雨霏霏，飛船更深地陷入泥沼之中。
格里高爾突然冒出一個主意，他反覆考慮儘管成功的概率不大，但不能不試。
他緩緩走近萬能製造機，阿諾爾德兩眼放出驚異的目光：“你想幹什麼?”
“我打算給這傢伙一道最後的命令。”格里高爾嘶啞地説。
他用顫抖的手按下按鈕，低聲説了些什麼，起初什麼跡象也沒有，然後阿諾爾德突然警告道：
“趕快後退!”
機器搖搖晃晃，震顫不已，燈光亂閃，指針瘋狂地擺動不停。
“你叫它做什麼?”阿諾爾德問。
“我叫它複製出一個自身來!”
萬能製造機抽筋似的前後顫抖，冒出陣陣黑煙，弄得他們咳嗽不止。煙霧消散後他們發現萬能製造機仍在原地，不少地方的油漆都脱落了，某些指示器癱瘓而不起作用，但在旁邊卻出現另一台油漆未乾的新萬能製造機!
“萬歲!”阿諾爾德喊道，“有救啦!”
他轉向新萬能製造機撳下按鈕就喊：
“來一個操縱系統的零件!”
……一個星期後，他們完成了考察狄梅吉Ⅱ星上的任務。阿諾爾德、格里高爾和三台萬能製造機已經飛到肯尼迪宇航港。他們剛剛着陸，阿諾爾德就跳下飛船，乘上出租車駛往紐約中心，幾小時後才回到飛船上。
“一切就緒，”他對格里高爾説，“我和某些珠寶商談過話，他們願意出高價收買我們提供的
大粒金剛鑽石!”
格里高爾悶悶不樂地瞅着他。
“你沒發覺到有什麼不對頭嗎?”
“是什麼?”阿諾爾德張目四望。
在那邊，在從前站着三台萬能製造機的地方，現在是四台機器了。
“是你命令它們再生產一台的嗎?”阿諾爾德問，“這沒什麼好奇怪的，只要讓它們生產鑽石就是啦。”
“你什麼也沒懂!”格里高爾悲哀地説，“瞧!”
他按下了最近的一台萬能製造機説：
“我要金剛鑽。”
萬能製造機頓時顫抖起來。
“現在它們變得只會生產這個啦!”格里高爾疲乏地説。
那台萬能製造機震顫不休並再次生產出……還是一台萬能製造機!
人類首台太空3D打印機在進行地面測試