德国初创企业实现在轨 3D 打印刚性梁，验证太空建造能力

IT之家 11 月 4 日消息，德国初创公司 Orbital Matter 研发的一颗卫星，近日在轨道上利用 3D 打印技术制造出一根长约半米的横梁。公司高管称，这是自由飞行航天器首次在轨完成此类打印，也是未来在太空建造大型结构迈出的重要一步。

据IT之家了解，这颗名为 Replicator 2 的小型卫星于今年夏季搭乘 SpaceX 的拼车发射任务进入太空，机上搭载了 Orbital Matter 的 4 台 3D 打印机。

每台打印机都能够通过挤出树脂线圈制造坚固的圆柱形横梁，随后利用紫外线照射使树脂固化。该公司将这一过程比作水泥与水混合后凝固成型。这项技术之所以重要，是因为未来的航天器需要拥有更大的尺寸，才能产生更多电力，并将更多热量散发到太空真空环境中。

如果未来要建设轨道数据中心，这方面的需求将尤为突出。然而，航天器在发射时仍必须适应运载火箭顶部整流罩内部狭小的空间。如果航天器能够在轨道上自行建造所需结构，电力供应和散热方面的难题就有望更容易得到解决。

Orbital Matter 首席执行官兼联合创始人雅库布 · 斯托耶克（Jakub Stojek）表示：“Replicator 2 首次证明，我们完全可以直接在太空中建造太阳能电池阵列，并根据任务需求决定其尺寸。

”目前，Orbital Matter 正与欧洲航天局（ESA）以及欧洲领先的卫星制造商泰雷兹阿莱尼亚航天公司（Thales Alenia Space）开展合作，后者也参与了 Replicator 2 项目。

如今，太空中的大型结构主要通过类似折纸的方式展开：大型太阳能电池阵列或望远镜镜面在发射前折叠收纳，进入轨道后再展开。这类操作涉及复杂的工程设计，因此，直接在太空中制造和组装这些结构成为一种颇具吸引力的方案。

NASA 已经资助过一些相关研究。其中较为突出的是与 Redwire 公司合作开展的一项任务。该公司曾于 2023 年在真空舱内成功 3D 打印结构横梁，但这项技术始终未能真正进入太空应用。

Orbital Matter 的 4 台打印机中，有两台专门用于展开柔性太阳能电池阵列。不过，一次异常情况导致其中一台打印机发生故障。尽管如此，另一台打印机成功制造出的支撑杆仍顺利展开了太阳能电池阵列，成为这项技术的重要概念验证。

此前，微重力环境下的 3D 打印尝试仅限于国际空间站内部的加压环境，而 Orbital Matter 此次则在自由飞行的卫星上完成了相关测试。Orbital Matter 首席技术官罗伯特 · 伊纳蒂辛（Robert Ihnatsin）告诉 TechCrunch：“这就是我们为什么要在这颗卫星上搭载这么多台打印机。

与其在地面上花费数年时间测试各种可能性，我们更愿意直接在轨道上积累经验，并根据需要调整软件。”此次打印横梁的长度受到卫星携带树脂数量的限制，但公司工程师认为，制造长度达 100 米的横梁是可行的。

作为对比，SpaceX 的 Starlink V2 卫星是目前轨道上性能最强的量产卫星之一，其太阳能电池阵列长度约为 20 米。Orbital Matter 于 2022 年由伊纳蒂辛和斯托耶克共同创立。

伊纳蒂辛此前曾在 3D 打印公司 Formlabs 工作。公司成立后完成了 300 万美元（IT之家注：现汇率约合 2,005.2 万元人民币）的种子轮融资。目前，Orbital Matter 正在筹备另一项技术验证任务，计划于 2028 年发射。

届时，公司将测试一款更大尺寸的打印机，并将其搭载在一颗更大的卫星上。公司希望借此展开一套能够提供 5 千瓦电力的太阳能电池阵列。该任务将成为后续扩大部署规模的“垫脚石”。Orbital Matter 计划到 2030 年实现单侧太阳能电池阵列输出功率超过 100 千瓦的大规模部署。

此外，该公司还在与多家卫星制造商合作。这些制造商正在考虑将 Orbital Matter 的 PADS（打印机辅助展开系统）集成到自家航天器中，用于展开太阳能电池板、天线或其他组件。