欧空局的金属3D打印机已运抵空间站 将在太空中创造未来

欧空局的金属3D打印机已运抵空间站将在太空中创造未来一台开创性的欧洲制造金属3D打印机已被发射到国际空间站，这标志着金属3D打印将首次在轨道上进行。这一举措利用了欧空局与空中客车公司之间的合作，旨在展示太空制造的潜力。图片来源：空中客车防务与航天公司"金属3D打印是一项更大的技术挑战，涉及到更高的温度和使用激光熔化金属。因此，必须确保机组人员和空间站本身的安全，而维护的可能性也非常有限。不过如果成功，金属的强度、导电性和刚性将把太空3D打印的潜力提升到新的高度。"第一台在国际空间站上运行的金属3D打印机正在进行地面测试，生产欧空局设计的样品部件。这台金属3D打印机由欧空局主导开发，旨在证明金属3D打印可以在失重条件下进行，为未来的太空制造能力开辟道路，让远离地球的宇航员可以生产他们需要的任何工具或备件。图片来源：空中客车防务与航天公司天鹅座NG-20货运飞船搭载着金属3D打印机以及8200磅重的科学调查报告和货物，于2月1日与国际空间站对接。打开包装后，欧空局宇航员安德烈亚斯-莫根森（AndreasMogensen）将准备并将重约180公斤的金属3D打印机安装到欧空局哥伦布舱的欧洲拉架MarkII中。安装完成后，打印机将在地球上进行控制和监测，因此打印工作可以在没有Andreas监督的情况下进行。金属3D打印机技术演示器由空中客车防务与航天公司（AirbusDefenceandSpaceSAS）领导的一个工业团队开发，该团队也是该项目的共同出资方，与欧空局人类和机器人探索局签订了合同。"这次在轨演示是欧空局与空中客车公司充满活力的小型工程师团队密切合作的成果，"空中客车公司项目经理帕特里克-克雷森说。"但这不仅仅是向未来迈出的一步，更是太空探索创新的一次飞跃。它为在太空中制造更复杂的金属结构铺平了道路。这是确保探索月球和火星的关键资产。"资料来源：空中客车公司打印机将使用一种常用于医疗植入物和水处理的不锈钢进行打印，因为这种不锈钢具有良好的耐腐蚀性。不锈钢丝被送入打印区，打印区由高功率激光器加热，其功率是普通激光笔的一百万倍。当金属丝浸入熔池时，金属丝的末端就会熔化，然后金属就会被添加到打印件中。来自欧空局技术、工程和质量部的欧空局材料工程师AdvenitMakaya为该项目提供了技术支持："打印过程中的熔池非常小，大约只有一毫米宽，这样液态金属的表面张力就能使其在失重状态下牢牢固定。即便如此，不锈钢的熔点约为1400°C，因此打印机是在一个完全密封的盒子里运行的，以防止过多的热量或烟雾进入空间站的乘员舱。在打印过程开始之前，打印机内部的氧气必须排出太空，取而代之的是氮气--如果暴露在氧气中，热不锈钢就会氧化。金属3D打印机将是首次在国际空间站上使用3D打印机进行金属打印。欧空局与空中客车防务与航天公司（AirbusDefenseandSpaceSAS）签订了生产该3D打印机的合同。形状和尺寸科学家们选择了四种有趣的形状来测试金属3D打印机的性能。这些首批物品将与在地面打印的相同形状（称为参考打印件）进行比较，以了解太空环境对打印过程的影响。这四个打印件的尺寸都小于一个苏打罐，每个打印件的重量不到250克，打印时间约为2到4周。由于空间站的噪音规定--打印机的风扇和电机噪音相对较大，计划打印时间被限制在每天四小时。打印完一个形状后，安德烈亚斯将把它从打印机上取下，打包安全运回地球进行处理和分析，以了解太空与地球在打印质量和性能上的差异。作为专用工具的一部分，一个参考和0xg打印件将被送往德国科隆的欧洲宇航员中心（EAC）。另外两份将被送往欧空局的技术中心--欧洲空间研究与技术中心（ESTEC），那里的材料与电子元件实验室团队正在等待样品，以便对打印部件进行宏观和微观分析。最后的打印件将被送往丹麦技术大学（DTU），他们将提出打印件的形状，并研究其热性能，以支持未来的天线排列等工作。为未来做准备罗布补充说："作为一个技术示范项目，我们的目标是证明金属3D打印在太空中的潜力。我们已经学到了很多，希望能学到更多，使太空制造和装配成为现实。"欧空局未来发展的目标之一是创建循环型太空经济，在轨道上回收材料，以便更好地利用资源。其中一种方法是将旧卫星上的碎片重新利用，制成新的工具或结构。3D打印机可以省去用火箭将工具送上去的麻烦，让宇航员在轨道上就能打印出所需的部件。欧空局机械部主任托马索-吉迪尼（TommasoGhidini）指出："金属3D太空打印技术是一项前景广阔的能力，不仅能支持未来的探索活动，还能通过原位制造、维修甚至回收太空结构，为更多应用领域的可持续太空活动做出贡献。这包括在轨大型基础设施的制造和组装以及行星上的长期人类定居。这些方面是欧空局即将开展的技术交叉倡议的重点。"欧空局材料与工艺部主管托马斯-罗尔（ThomasRohr）补充说："这项技术演示展示了微重力环境下金属材料的加工过程，为未来在地球以外制造基础设施铺平了道路。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416087.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416087.htm

欧空局首个在轨 3D 打印物品 “出炉”

欧空局首个在轨3D打印物品“出炉”据物理学家组织网近日报道，欧洲空间局科学家首次借助3D金属打印技术，在国际空间站上成功打印出一条小型S曲线。这一突破标志着在轨制造领域的巨大飞跃。这款金属3D打印机由空中客车公司领导的一个工业团队制造，该团队与欧洲空间局人类和机器人探索局签订了开发合同。这款演示用打印机于今年1月到达国际空间站，随后被安装到哥伦布舱的欧洲牵引架MarkⅡ内。这款打印机的基本打印步骤是：将不锈钢丝送入打印区域，功率约为标准激光指示器100万倍的高功率激光将该区域加热。当金属丝浸入被加热的熔池内时，金属丝的末端会熔化，从而将金属添加到打印物品上。（科技日报）

欧空局演示SOLARIS：从太空中传来的无线电力

欧空局演示SOLARIS：从太空中传来的无线电力远在太空中收集的太阳能，在这里可以被无线传输到地球上需要的地方。欧洲航天局计划通过其SOLARIS计划研究使天基太阳能成为工作现实所需的关键技术。其中一项技术--无线电力传输--最近在德国向来自商界和政府的决策者展示。资料来源：空中客车公司该演示在空中客车公司位于慕尼黑的X-Works创新工厂进行。微波束被用来在代表"太空"和"地球"的两点之间传输绿色能源，距离为36米。接收到的能量被用来照亮一个模型城市，并通过分裂水生产绿色氢气，它甚至还用于在冰箱中生产世界上第一种无线能量冷却的0%酒精啤酒，然后再提供给观看演示的观众。为了让欧洲为未来的天基太阳能决策做好准备，欧空局为即将于2022年11月召开的欧空局部长级理事会提出了一个初步名为SOLARIS的欧洲筹备计划。天基太阳能是一种潜在的清洁、负担得起、持续、丰富和安全的能源来源。由于需要新的清洁和安全的能源来帮助欧洲在2050年之前过渡到一个净零碳的世界，这一基本概念被赋予了新的紧迫性。如果欧洲想从这种改变游戏规则的能力中获益，那么我们现在就需要开始投资。对于一个工作版本的天基太阳能系统，地球静止轨道上的太阳能卫星将长期24小时不间断地收集太阳光，然后将其转换为低功率密度的微波，安全地传送到地球上的接收站。所涉及的物理学意味着这些卫星所占空间范围很大，大约几公里大小，以产生相当于一个典型核电站的功率。在地球表面上的收集"矩形天线"也会是如此。为实现这一设想，需要在诸如空间制造和机器人组装、低成本高效光伏、大功率电子和无线电频率波束成形等基础领域取得技术进步。科学家还将进行进一步的研究，以确认低功率微波对人类和动物健康的影响是良性的，并与附近的飞机和空间中一同行进的卫星兼容。欧空局SOLARIS计划是在11月22-23日的欧空局部长级理事会上向欧洲的空间部长们提出的，将研究这些技术，以使欧空局成员国对未来实施天基太阳能发电作为一种新的清洁、始终处于"基荷"状态的电力来源，补充现有的可再生能源做出明智的选择，帮助欧洲在本世纪中期实现净零排放。此外，在这些领域取得的任何突破也将有利于许多其他航天事业和地面应用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332655.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332655.htm

欧空局欧几里得太空望远镜将揭示“黑暗宇宙”的构成

欧空局欧几里得太空望远镜将揭示“黑暗宇宙”的构成该太空望远镜由欧洲航天局(ESA)和EuclidConsortium开发，预算为10亿欧元，将研究可见光到近红外电磁辐射，让科学家更好地了解暗能量和暗物质到底是什么。Euclid任务最初计划使用俄罗斯联盟号火箭发射，但俄军对乌克兰的入侵迫使欧空局停止与俄罗斯航天局(Roscosmos)方面的合作。该望远镜现在将搭乘SpaceX的猎鹰9号火箭离开地球，于2023年7月1日从卡纳维拉尔角发射——如果天气条件允许的话。发射后，Euclid将需要航行150万公里才能到达目的地，即第二个拉格朗日点。该轨道与詹姆斯·韦伯太空望远镜使用的轨道相同，它将让太空天文台窥视太阳、地球和月球轨道背后的宇宙。根据苏塞克斯大学的天文学家斯蒂芬威尔金斯的说法，欧几里得望远镜具有年长很多的哈勃太空望远镜相同的分辨率，同时还具有同时测量三分之一夜空的能力，因此它将提供一张“极其详细”的可观测宇宙地图。欧几里德号上的两个主要科学仪器是VIS（一种在可见波长下工作的照相机）和NISP（包括对近红外光辐射敏感的探测器）。这些工具将一起研究宇宙，利用一种称为引力透镜的现象，收集被它们穿过的巨大宇宙结构的引力场扭曲和偏转的光。暗物质是遍及宇宙的物质的理论形式，可能占所有物质的85%，同时避免与电磁场相互作用。科学家们认为，暗物质对宇宙的结构和演化产生了强烈的影响，而暗能量是一种未知的能量形式，它在最大范围内影响着宇宙，并且似乎正在加速宇宙的膨胀。爱丁堡大学天体物理学家兼教授安迪·泰勒(AndyTaylor)强调了欧几里得任务对于研究和理解宇宙的重要性。泰勒说，如果我们不了解其难以捉摸的“暗成分”（即暗物质和暗能量）的基本性质，我们就不可能说我们知道宇宙实际上是什么。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366509.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366509.htm

LISA引力波天文台星座获得欧空局批准建造

LISA引力波天文台星座获得欧空局批准建造欧空局的激光干涉仪空间天线（LISA）任务将是第一个专门用于探测时空结构涟漪的天基观测站。这些涟漪我们称之为引力波，是在宇宙中一些最强大的事件中发出的，比如黑洞碰撞时。图片来源：欧空局LISA不只是一个航天器，而是由三个航天器组成的星座。它们将在地球绕太阳运行的轨道上跟踪地球，在太空中形成一个精确的等边三角形。三角形的每条边将长达250万公里（是地月距离的六倍多），航天器将在这个距离上交换激光束。这三个航天器计划于2035年用阿丽亚娜6号火箭发射。在欧空局的领导下，欧空局、其成员国空间机构、美国国家航空航天局（NASA）和一个国际科学家联盟（LISA联盟）通力合作，使LISA成为可能。欧空局的LISA任务将捕捉并研究时空结构中的涟漪。这些涟漪我们称之为引力波，是在宇宙中一些最强大的事件中发出的。产生引力波的系统的一个例子是，一对黑洞绕着对方运行，并朝着碰撞的方向前进。它们巨大质量的加速度会震动时空结构并产生涟漪。图片来源：ESA/ATGMedialab就在一个多世纪前，爱因斯坦做出了革命性的预言：当大质量物体加速时，它们会震动时空结构，产生微小的涟漪，即引力波。由于现代技术的发展，我们现在能够探测到这些最难以捉摸的信号。"LISA是一项前所未有的尝试。地面仪器可以利用激光束在几千米的距离内探测到来自恒星大小天体事件的引力波，如超新星爆炸或超高密度恒星和恒星质量黑洞的合并。"LISA项目首席科学家诺拉-吕茨根多夫（NoraLützgendorf）解释说："要拓展引力研究的前沿领域，我们必须进入太空。由于激光信号在LISA上传播的距离非常远，而且其仪器具有极高的稳定性，我们将探测比地球上更低频率的引力波，揭示不同规模的事件，一直追溯到时间的黎明"。引力波是大质量天体（如黑洞聚集和合并）的加速度在时空中产生的涟漪。空间中的不同物体会产生不同时间尺度的引力波，从几毫秒到几十亿年不等。其中有些波只能从太空中观测到。图片来源：欧空局LISA将在整个宇宙中探测星系中心的巨大黑洞碰撞时所产生的时空涟漪。这将使科学家们能够追溯这些畸形天体的起源，绘制它们如何成长为比太阳质量大数百万倍的天体，并确定它们在星系演化过程中扮演的角色。这项任务将捕捉到我们宇宙最初时刻预测的引力"响声"，让我们一窥宇宙大爆炸后的最初几秒钟。此外，由于引力波携带发射引力波的天体的距离信息，LISA将帮助研究人员用一种不同于欧几里得和其他巡天所用技术的尺度来测量宇宙膨胀的变化，从而验证他们的结果。在我们银河系的更近处，LISA将探测到许多合并的紧凑天体对，如白矮星或中子星，让我们对这些系统演变的最后阶段有一个独特的洞察力。通过精确定位它们的位置和距离，LISA将在欧空局盖亚任务发现的基础上，进一步加深我们对银河系结构的了解。"几个世纪以来，我们一直在通过捕捉光线来研究我们的宇宙。将其与引力波的探测结合起来，为我们对宇宙的感知带来了一个全新的维度，"LISA项目科学家奥利弗-詹里奇（OliverJennrich）说。"想象一下，迄今为止，我们的天体物理学任务就像无声电影一样观看宇宙，那么用LISA捕捉时空涟漪将真正改变游戏规则，就像给电影添加声音一样"。2015年，LISA探路者为即将到来的LISA任务测试了重要技术。技术演示的核心是两个固体金铂合金立方体。每个立方体都是一个边长为4.6厘米、重1.96千克的测试质量。图为其中一个立方体。LISA任务的三个航天器将各承载两个这样的试验质量块。它们是自由浮动的，装在一个"电极外壳"内。当不同航天器中立方体之间的距离发生变化时，就能发现引力波。LISA将通过在相邻的一对航天器之间交换激光束来跟踪这些变化。资料来源：欧空局为了探测引力波，LISA将使用一对坚固的金铂立方体--即所谓的测试质量（比魔方略小），自由漂浮在每个航天器中心的特殊外壳中。引力波将引起不同航天器中质量块之间距离的微小变化，该任务将使用激光干涉测量法跟踪这些变化。这项技术需要将激光束从一个航天器射向另一个航天器，然后将它们的信号叠加起来，以确定质量距离的变化，精度精确到几十亿分之一毫米。航天器的设计必须确保除了时空本身的几何形状之外没有任何东西会影响处于自由落体状态的质量运动。该航天器是继LISA探路者号之后的又一个航天器，LISA探路者号证明了有可能将自由落体中的试验质量保持在惊人的精确水平上。与欧空局的盖亚和欧几里得任务相同的精密推进系统将确保每个航天器以最高的精度保持所需的位置和方向。LISA被选为欧空局"2015-2025年宇宙愿景"的第三个大型任务，它将加入欧空局的宇宙观测器科学舰队，以解决该计划的两个核心问题：宇宙的基本物理定律是什么？宇宙是如何起源的？在这项探索中，LISA将与欧空局目前正在研究的另一项大型飞行任务合作：新雅典娜（NewAthena）。新雅典娜的发射日期预计为2037年，它将成为有史以来最大的X射线天文台。欧空局领导着LISA任务，并将提供航天器、发射、任务运行和数据处理。关键的仪器元件包括：由意大利和瑞士提供的屏蔽外力的自由落体试验质量；由德国、英国、法国、荷兰、比利时、波兰和捷克共和国提供的用于探测干涉信号的皮米精度系统；以及由西班牙提供的科学诊断子系统（整个航天器的传感器库）。超稳定激光器、用于收集其光线的30厘米望远镜以及紫外线光源（用于给测试块放电）将由美国国家航空航天局提供。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416109.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416109.htm

新工艺帮助3D打印的金属部件承受高温环境

新工艺帮助3D打印的金属部件承受高温环境在ZacharyCordero教授的领导下，麻省理工学院的一个团队已经开发出一种热处理工艺，使这些晶粒变大，从而不容易发生蠕变。这是一种被称为定向再结晶的现有技术的变种。在实验室测试中，3D打印的镍合金棒最初被放置在一个感应线圈正下方的室温水浴中，然后以不同的速度缓慢地通过线圈向上拉。这样做将每根棒的一部分加热到1200ºC至1245ºC（2192ºF至2273ºF）的温度，从而在线圈和水之间的金属内产生一个陡峭的热梯度。这种梯度反过来导致金属的微观晶粒转变为大得多的"柱状"晶粒。正如这个词所暗示的那样，新的晶粒采取了柱子的形式，与金属内最大应力轴对齐。最佳效果发生在1235ºC（2255ºF）的温度和每小时2.5毫米的拉伸速度下，并且科学家正在努力提高这一速度，其他组合可能对其他金属有更好的效果。事实上，根据3D打印部件的预期用途，通过在处理过程中改变温度和速度，可以在单个项目中改变晶粒结构。研究人员现在计划在类似于燃气轮机或喷气发动机叶片的结构上测试该技术，这些叶片必须承受持续的机械应力和高热。如果它们确实被证明不容易发生蠕变，它可能为更好、更有效的设计铺平道路。Cordero说："新的叶片和风向标的几何形状将使陆基燃气涡轮机以及最终的航空发动机更加节能。从基线的角度来看，这可能会带来更低的二氧化碳排放并提高这些设备的效率。"关于这项研究的论文最近发表在《增材制造》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333023.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333023.htm