導讀：火星是我們的太陽系中除地球外最適宜人類居住的行星，一直以來，各國對火星的探索熱情一直居高不下。隨著3D打印技術的蓬勃發展，人們驚奇地發現這項新技術有可能在未來的火星移民發揮出不可估量的潛力。

2022年5月3日，泰勒大學的工程師們已經開發出一種3D打印機，據說能夠更快地建造地外基地，并且是以超出目前其他任何打印系統的效率。

與限制在單一地點生產的地外棲息地建設平臺不同，該團隊的"移動龍門"安裝在輪子上，使其能夠穿越行星表面并按需打印。由于這種靈活性和機器的"無軌龍門"布局，它的設計者表示它可以允許"按順序建造"火星基地，在準備完成的時候展開作業區域。

△工程師的"Mud Dauber "移動龍門式3D打印機原型。圖片來自泰勒大學。

為火星殖民做準備

近年來，世界各地的航天機構和承包商已經開始加速為新的探索任務做準備。這不僅包括像美國宇航局的Artemis計劃，該計劃的目標是在2025年之前將人類送回月球，還包括由美國、中國、俄羅斯、日本和印度等國的機構組織的向火星發送軌道器和登陸器的計劃。

同樣地，使用傳統的制造方法在行星表面上進行建造會受到許多因素的影響，特別是建筑材料的運輸，因此3D打印作為一種替代方法獲得了關注。至少從理論上講，通過該技術可以加工月球石等資源，加上其固有的靈活性，可以實現獨特的模塊化結構。

然而，泰勒大學團隊強調了現有的"固定基地徑向臂"系統是如何受制于其有限的范圍，以及在建造完成之前無法在不同地點之間移動。移動機器人和基于龍門的方法也顯示出作為地外建筑機器的應用前景，但工程師們說這些方法分別"限制了棲息地的設計"和"擁有有限的速度"。

△該機器的粗略定位（藍色）和精細定位（綠色）子系統的設計允許在數百米范圍內進行精確的3D打印。

圖片來自泰勒大學。

引入移動式龍門3D打印機

研究人員已經成功地以原型的形式實現了他們的概念，完成了地形補償、精細定位和3D打印子系統。在最初的測試中，這種"泥漿噴射器"的設計已被證明能夠穿越不平坦的地形，并使用具有三個自由度的笛卡爾定位系統，將硫磺混凝土漿液擠壓成復雜結構。

隨著進一步的研發，工程師們相信，移動龍門系統有可能實現"具有巨大內部體積"的場地的"平行建設"，以及允許其擴展的錐形連接點。鑒于其設計的尺寸和簡單性，該團隊還預計，在未來，他們的機器人可以成群部署，作為一種"以更高的質量更快地完成打印"的方式。

△作為"MOONRISE項目"的一部分而開發的車載激光3D打印機的3D效果圖。圖片來自漢諾威激光中心。

月球3D打印的進展

在其他地方，來自布倫瑞克技術大學和漢諾威激光中心的科學家們也開發了一個具有3D打印能力的月球車（更多在實驗層面）。作為他們代號為"MOONRISE "的項目的一部分，研究人員已經成功地將激光器安裝到"MIRA3D "車上，然后利用它將月塵熔化成大型球形原型結構。

研究人員的發現在他們題為" The Mobile Gantry: ARobotic Architecture for 3D Printing Structures on Mars"的論文中得到了詳細說明，該論文由Peter Staritz、Caleb Miller和Josiah McClurg共同撰寫。

相關論文鏈接：//engrxiv.org/preprint/view/2313