DARPA推进探索太空制造的项目

云脑智库 2022-07-14 00:00

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自从去年2月5日宣布推出“新型轨道与月球制造、材料和质量效率设计”项目（NOM4D）以来，美国国防高级研究计划局（DARPA）今天（3月24日）通过其官网发布消息称，其与八个工业和大学研究团队签订了合同，推进项目实质性研究。被选中研究团队的任务是在材料科学、制造和设计技术方面提供基础性的概念证明，以使未来的空间结构在轨道上的生产不受发射所带来的体积限制。DARPA的愿景是从地球上运送原材料，并收集月球材料进行在轨制造。NOM4D项目并不涉及在月球表面建造任何结构。所有的制造将在轨道建筑设施中完成，其结果将被用于轨道应用。

据DARPA国防科学办公室（DSO）负责NOM4D的项目经理比尔·卡特（Bill Carter）介绍：“目前的空间系统都是在地球上设计、建造和测试，然后再发射到稳定的轨道上，并部署到最终的操作配置。这些限制对于诸如太阳能电池阵列、天线和光学系统等大型结构来说尤为突出，因为这些结构的尺寸对性能至关重要。NOM4D旨在实现一种新的模式，即未来支持国防部空间系统的结构是在地球外使用为空间环境优化的设计建造的，摆脱了发射限制。这将有助于增强能力，提高稳健性，在更高的轨道上运行，以及未来的月球应用。”

对于NOM4D项目来说，研究团队不会向太空发射原材料，收集月球样本或在轨道上建造结构。任何轨道实验将发生在潜在的后续工作中。以下八个研究团队已签订合同，以应对各种挑战，重点是两个领域：

一、空间材料和制造

加利福尼亚州马里布的HRL实验室有限责任公司，将开发新的无模制造工艺，以制造轨道机械元件和在轨粘接结构；
佛罗里达州盖恩斯维尔的佛罗里达大学将开发预测性的材料和相关的工艺模型，以便在轨使用激光成型；
伊利诺伊大学厄巴纳·香槟分校正在努力开发一种利用自发式正面聚合的高精度空间复合材料成型工艺；
马萨诸塞州安多弗的物理科学公司将开发用于大规模轨道应用的再生石衍生的玻璃-陶瓷机械结构的连续制造；
加利福尼亚州千橡市的Teledyne Scientific Company公司将建立一个全面的材料特性数据库，用于控制热膨胀精密轨道结构的添加剂改性的雷石。

二、用于空间制造的质量效率设计

密歇根州安阿伯市的密歇根大学将探索基于超材料和超阻尼概念的大规模、高精度、稳定和有弹性的空间结构的新设计方法；
科罗拉多州Loveland的Opterus研究与发展公司，将为极端质量效率的大型结构开发设计，并对弹性和流动性进行优化；
加利福尼亚州帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院将设计具有高度各向异性机械响应的新型拉伸和弯曲混合结构和结构部件。

在项目第一阶段，研究的任务是满足严格的结构效率目标，支持一个兆瓦级的太阳能阵列。在项目第二阶段，团队的任务是提高质量效率，展示射频（RF）反射器的精密制造。在最后阶段，研究团队的任务是证明红外线（IR）反射器的精度。

比尔·卡特表示：“假设目前的空间技术趋势继续下去，在10-20年内，我们预计将看到进步，使国防部能够充分利用NOM4D开发的技术和能力。这包括机器人操作，足以使NOM4D制造的部件组装成大型结构，增强在轨机动性，以及在轨资产的常规补给燃料。我们还预计会有其他一些优势，包括在低地球轨道（LEO）、地球同步轨道（GEO）、月球空间和其他地方更实惠的空间准入和发射成本。”

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