NASA测试3D打印弹簧结构,在近地轨道成功展开,展示更低成本、更低复杂度的太空天线新方案。

在太空中做一个简单动作,其实一点也不简单。

2026年2月3日,一枚由NASA喷气推进实验室设计的3d打印弹簧结构,在一艘小型商业航天器上成功弹出。它像玩具盒里突然跳出的弹簧小丑一样,从容器中“蹦”出来。这艘航天器名为Proteus Space的Mercury One,当时正飞越太平洋上空的近地轨道。机载摄像头完整记录了这一瞬间。

这个装置简称JACC。它是一种用于未来卫星天线的可展开结构。目标很清晰,用3d打印降低成本和复杂度。

太空硬件向来昂贵。传统结构通常由大量零件拼装而成,每一个连接点都可能是风险源。JACC选择了一条更极端的路线,它用钛金属整体打印成型,把原本需要分开的铰链、面板、压缩弹簧和两个扭转弹簧合并为一个整体结构。零件数量减少到类似结构的三分之一。

少零件意味着什么。意味着更少装配步骤,更低制造成本,也意味着更少潜在故障点。在太空这种无法维修的环境里,这一点格外重要。

这枚装置重498克,边长约10厘米。收纳时高度约3厘米,展开后达到约15厘米。它的设计灵感来自卫星常见的通信天线。很多卫星为了节省火箭空间,必须在发射时紧紧折叠,到达轨道后再精准展开。如果展开失败,任务基本宣告结束。

JACC的成功说明,3d打印机制不仅能做原型,还能直接承担飞行任务。制造周期也明显缩短。喷气推进实验室在不到1年时间里完成设计、制造、测试并交付飞行版本,而且预算相当有限。

JACC并不是孤军奋战。与它同船的还有另一项实验载荷,名为Solid Underconstrained Multi-Frequency Deployable Antenna for Earth Science(用于地球科学的固体欠约束多频可展开天线),简称SUM。这是一种面向地球科学观测的多频段可展开天线。

两项实验合称Prototype Actuated Nonlinear Deployables Offering Repeatable Accuracy Stowed on a Box(原型驱动的非线性可展开提供可重复的精度存放在一个盒子),缩写为PANDORASBox。这个名字听起来像神话,但任务很现实,测试在有限体积内实现高精度展开的能力。

Mercury One于2025年11月28日从加利福尼亚州范登堡太空军基地发射,搭乘SpaceX的Transporter 15任务进入轨道。这类拼单式发射正在成为小型实验载荷的重要通道。商业航天器加上政府实验室的技术验证,构成了一种新的合作模式。

3d打印在地面早已普及,但在太空应用上,它的意义更大。发射成本与体积直接挂钩。任何能减少体积和零件数量的技术,都可能改变卫星设计逻辑。

这次实验不是宏大叙事,而是一个弹簧在太空里准确弹开。真正重要的地方在于,它证明未来的天线、结构件甚至更复杂的机械系统,都可以用更少的材料、更短的时间制造出来。

本文译自 phys.org,由 BALI 编辑发布。