蛋白质和病毒晶体。其中许多是在美国航天飞机上或俄罗斯和平号空间站上生长的，微重力环境下生长的晶体比地球上的更大更纯净。图片来源：美国太空网

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对于人类来说，太空是危险之地：微重力使体液流动异常并让肌肉变弱；辐射会穿过DNA，威胁人体健康；此外，真空环境也是一大考验。但对于一些物品制造来说，太空或许是个完美的场所：在太空制造的物品缺陷更少、质量更高，晶体在太空也可以长得更大等。

美国太空网近日报道称，随着航天飞行成本不断下降以及3D打印技术的不断发展，将会有更多材料在太空中制造出来。它们不仅让人类在地球上获得性能更优异的产品，带来巨大的收益，还会促进太空事业的大踏步发展。

太空制造 材料缺陷更少

在微重力环境下制造物品可以减少材料的缺陷。太空制造公司（Made In Space）可谓是太空制造物品领域的第一批“吃螃蟹者”。该公司总裁兼首席执行官安德鲁·拉什说，在太空中，微重力可以让材料在没有障碍的情况下生长；在没有传统支撑的情况下均匀混合并附着在一起；超高真空也有助于形成毫无杂质的材料。因此，许多人对微重力制造青睐有加。

目前，太空制造的主要候选对象是被称为“超纯氟化物（ZBLAN）”的特殊光纤。ZBLAN主要用于医疗产品、光纤激光器和近红外等领域。这种材料具有比硅更高的红外透射性，但由重力引起的缺陷妨碍了其在远程通信、高速互联网等更广泛领域的应用。根据NASA的研究，在微重力环境中制造ZBLAN有可能防止出现这些缺陷。

拉什说：“选择ZBLAN光纤在太空中进行实验性生产，是因为其每公斤的材料价值远远高于当下的发射成本，而且它在地球上已经有了一个强大的市场。”该公司于去年12月向国际空间站发送了一台微波炉大小的机器，用于测试制造至少100米ZBLAN光纤。

NASA马歇尔太空飞行中心材料科学家丹尼斯·塔克也指出：“太空制造公司这样做是因为有巨大的经济回报，如果真的可以让光纤的质量比硅石至少提高一个数量级，那将会是数十亿美元的回报，并带来很多潜在应用：光纤放大器，用于切割、钻孔和手术等的激光器等等。”他希望太空制造能够成为第一个真正的太空产业。

研究人员指出，其他材料的制造也可能受益于微重力环境，比如用于制造LED的氮化镓。太空科学进步中心首席科学家兰迪·吉尔斯解释，微重力环境也可以减少这种材料的缺陷。

另外，科学家几年前利用NASA的航天飞机轨道器进行的实验，也为太空制造的拥趸们提供了乐观的理由。当时，研究人员在航天飞机尾部挂了一个名为“尾区屏蔽装置”的不锈钢圆盘，营造出一个真空环境，并在其中制造出了更薄、更纯净的半导体材料样品。

太空生长 晶体更大更纯

业界人士表示，在微重力下，晶体可以变得更大。在一个实验中，由蛋白质制成的晶体平均增长到6立方毫米；而地球上只有0.5立方毫米。一旦晶体长大，科学家可以分析这些晶体，确定蛋白质的3D结构，有助于新药研发。其他晶体，如用于制造药物或检测伽马射线和中子的晶体，也可以在太空变得更大更纯净。

有些金属合金和玻璃只有在微重力环境下才能研制出来——至少是大量研制出来。研究人员解释，在微重力环境下，材料的结晶速度更慢，科学家可以将金属等物质“诱导”成无定形的类似玻璃的形式，这些金属玻璃可以在更低的温度下成型，非结晶结构也使其格外坚固，且具有超强的耐腐蚀性。其中一种称为“液态金属”（Liquidmetal）的金属玻璃，由NASA喷气推进实验室、美国能源部和加州理工学院联合开发，强度是钛的两倍。

专家指出，这种合金和金属玻璃有一天可被用于制造坚硬且易于塑型的、抵挡航天器碎片的盾牌、镶板、镜子等，并有助地球制造业的发展。

此外，太空可能也是培育身体器官的理想之地。在没有重力的情况下，细胞可以生长成更大的网络。

太空3D打印 方兴未艾

与在太空制造物品又拿回地球使用不同，太空制造的另一个热点是直接在太空造出太空探索所需的物品。

由于运载火箭的成本和体积限制，诸如太空望远镜这样巨大的器材很难从地球运往国际空间站，在一定程度上阻碍了人类探索太空的进程。如果可以将材料运送至太空，并在国际空间站进行生产和制造，情况将大大改观。在这一领域，3D打印技术将大有可为。

早在2014年，世界首台太空3D打印机就在国际空间站安装成功，先后打印出一系列太空专用零部件，揭开了人类“太空制造”的新时代。

目前，太空制造公司已经使用3D打印机在空间站上制造出大型结构，但该公司的愿景更宏大：在太空直接打印出太空望远镜或太阳能电池板等大型结构。

而NASA的目标则是在太空中直接打印出整枚卫星，经由“太空零件厂”生产组装后，直接投放到运行轨道。此外，欧洲航天局也开始探索利用3D打印技术在未来建造月球基地。太空3D打印将给人类太空探索事业的供给和支持方式带来巨大变革，也将为空间飞行提供更加宽广的平台。

（科技日报北京5月21日电）