“斤斤计较” 3D打印让卫星更精巧
- 2022-12-05 14:12:3625730
但从另一个角度来说，卫星同时也是航天科研中发展受阻较为严重的一个领域。尽管就目前而言，卫星发展速度快、发射数量多并且用途广泛，但是随着卫星网络的不断完善以及人类涉足宇宙的距离越来越远，卫星对于功能以及性能的需求也开始越来越高。但是体积和重量却成为了限制卫星进一步提升的干扰因素。卫星的重量每增加一点，它的费用以及发射难度就会提高很多。而更重要的一点是，为了提升卫星的性能，就需要增加或者精进卫星的载荷，而卫星载荷也是卫星重量的来源。
那么这一干扰因素有没有突破口呢？答案自然是有。事实上，目前卫星对于空间的利用并没有达到饱和，而卫星中的结构材料是优化卫星体积以及重量的关键所在。
卫星的结构材料并不具备功能性，其主要作用是将卫星的元器件组装在一起，因此许多时候只需要考虑强度问题便可以了。换言之如果能够寻找到重量更轻的结构材料，那么在不改变原本载荷、不降低卫星功能性的前提下，就可以实现卫星的减重了。不过事实上，这还不是全部。为了考虑装配，目前的卫星制造模式是将其中各个模块分离制造，再装配集成，这种类似模块化的设计其实会浪费一部分的结构空间。因此如果将各个独立的模块直接在结构材料生产的过程中直接以更加优化的布局安装进去，就能够实现电路、元器件和功能材料的一体性，这样同样可以减少结构材料的使用从而起到减重的目的，并且还能有效的缩小卫星体积。
那么如何来实现这些呢？3D打印或许是现阶段一个合理的方案。在醉经南京举办的第二届增材制造研究前沿国际会议中就提到了关于3D打印在航天领域的应用，其中微纳卫星就应用了3D打印，将微纳卫星的导电线路内生成型于结构体内部，再嵌入一些功能载荷，实现“结构—电路—器件”一体化3D打印制造，从而有效的实现了卫星的体积以及，真正意义上，在寸土寸金的航天器上实现了进一步的“地”尽其用。
不过与此同时，这项技术的成熟也标志着新挑战的到来。尽管3D打印在航天器制造中是可行的，但是在实际使用中，针对3D打印的耗材浪费，以及打印结构在极端太空环境下的牢固性或者说强度问题却无法获得绝对的肯定。因此在未来的发展中除了探讨卫星结构的优化，关于3D打印在内，新型制造技术本身的发展也是一个重要课题，关乎着能不能让卫星有更多的提升。