未来的宇航员和太空游客可以体验 3D 打印的“第二层皮肤”

设计一件出色的宇航服需要付出艰苦的努力。宇航服通常是任务成功的关键，好的宇航服可以让离开地球的生活变得轻松，而坏的宇航服可能会让宇航员的生活天翻地覆。

没人希望从太空回来时身上有瘀伤和肩伤，但有些宇航员却不得不面对这种情况。不过，这些伤口并不是由卫星碰撞或深空异常等重大事件引起的，而通常是由宇航员自己的制服引起的。

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多年来，NASA 尝试了多种不同的策略来完善下一代宇航服。从水星宇航服到目前的探索舱外机动装置 (xEMU)，宇航员服装的历史充满了传奇，有时也会出现一些小事故。

鉴于此，作为 NASA 先进概念研究所 (NIAC) 项目的一部分，一位前航天飞机任务宇航员希望让未来的宇航服完全可定制。现任德克萨斯农工大学航空航天工程教授的邦妮·邓巴 (Bonnie Dunbar) 表示，20 多年来，她一直在思考如何让宇航员的服装更安全、更舒适。

“宇航服与商店里买的宇航服确实不一样，”邓巴说。“这只是一艘人形航天器，所以非常复杂。”随着许多商业太空旅行者穿上自己的装备，廉价且相对快速的宇航服生产将会增加。

邓巴的提案名为“太空服数字线”，是 NASA 今年选中的 12 个概念之一，将获得 17.5 万美元的资助，以在未来九个月内证明其设计的可行性。该提案将流行的科幻比喻与使用生物特征数据和数字工具的相当现代的制造概念相结合。

邓巴说：“我可以以数字方式构建它，观察它的机械性能，然后制造它。”

该系统使用光线和两台全身运动扫描仪来构建 3D 图像，大约需要 20 秒的时间，计算机就可以构建一个人的“数字孪生”。从那里，邓巴的团队可以根据个人需求修改和定制宇航服。简化地球上和太空飞行过程中的设计和制造过程，还可以让宇航员以及未来的太空游客 3D 打印新宇航服，并在几分钟到几小时内修复旧宇航服。

随着数百名宇航员和未来的太空游客计划前往最后的边疆，与过去几年相比，在创纪录的时间内制造出合身、可穿戴的太空服的梦想将类似于现代奇迹。

在 1961 年至 1972 年的阿波罗任务期间，每位宇航员都获得了三套定制宇航服。这些宇航服采用特殊材料制作，例如 Beta 布（一种由玻璃编织物制成并涂有防火特氟龙的织物），并采用了现已过时的制造技术，据说许多宇航员对它们感到满意。但自 1981 年航天飞机计划启动以来，宇航员人数增加意味着尺寸分布更加广泛，有大有小。而且由于没有标准人类，因此很难适应如此多不同的形状和尺寸。

为了降低成本，NASA 只制造了 18 套不同的宇航服，以容纳近 200 名宇航员，但效果并不理想。虽然典型的宇航员平均约有 7 人，但并不是所有人都能穿上宇航服或发挥宇航作用。

直到 2011 年该计划结束，一些宇航员报告说，他们的指甲脱落，而且由于宇航服内部的压力阻力，他们的体力损失了近 50%（想象一下，在一个巨大的气球内，你的每一个动作都受到阻碍）。由于只有两名机组人员需要进行太空行走或离开航天飞机，所以宇航服上几乎没有什么固定装置。2019 年，NASA 最终取消了全女性太空行走，因为两名宇航员——安妮·麦克莱恩和克里斯蒂娜·科赫——都要求穿中型宇航服，但却被告知国际空间站只有一套宇航服可以应对太空的严酷考验。

如今，邓巴认为，回归可定制太空服的最初理念将最大限度地降低行星探索的物理风险，并改进现代设计的若干特点。

“在潜水服的整个发展历史中，我很清楚，无论出于何种预算原因而缩减尺寸，我们确实没有一套潜水服能够适合所有人，并且具有我们所说的良好的机动性，”她说。但她的团队的目标是制造出一种机动性极强的潜水服，“你都不知道你穿上了它。”

一件好的宇航服至少还要考虑另外两个因素：高能见度和保护宇航员免受极端恶劣环境影响的能力。在大多数情况下，这意味着它必须能够在太空的完全真空中生存，太空中没有任何物质（包括氧气）。

虽然这种宇航服可以让宇航员有效地探索月球和火星表面，但邓巴还设想将这一概念扩展到地球恶劣环境下的防护装备，特别是对于在海底工作或穿越南极洲的研究人员来说。

但这样的现代工程奇迹距离我们还有多远呢？

普渡大学工业工程学教授文森特·达菲 (Vincent Duffy) 表示：“技术已经存在。我们接下来要做的就是将其组合起来，以某种方式展示概念验证。”

达菲以人体数字建模专家的身份加入了邓巴的团队，他表示，需要一个有远见的人来判断如此规模的项目是否能够发挥作用、商业化后是否价格合理、是否实用。

“这项技术的一个非常好的地方是，一旦投入使用，就会有一个应用程序，”他解释道。

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3D 打印和制造技术的进步带来了无数技术奇迹，而这一新兴市场也已扩展到航天工业。一些研究人员甚至希望利用 3D 打印技术在太空中制造家具。

尽管大规模生产个性化宇航服的挑战可能还很遥远，但达菲确信，在最初九个月的研究结束时，该项目将成为 NASA 众多将独特制造技术应用于太空旅行的项目中的第一个。将来，你只需按一下按钮就可以拥有一套新宇航服。谁知道呢，你可能会比你自 1 月以来一直在等待的普锐斯更早得到它。