据asdnews网站2022年3月24日刊文,美国国防部高级研究计划局(DARPA)启动名为“新型在轨制造、使用材料与规模效率设计”(NOM4D)的探索太空制造技术开发项目。目前,DARPA已与8家企业和大学签订项目开发合同,准备进行材料科学、设备制造与设计等基本方案论证(POC)。该项目技术愿景是从地球运送原材料、进行在轨组装,在飞抵月球表面之前制造出大型空间结构,彻底摆脱发射火箭运载容量有限的局限性。
DARPA国防科学办公室(DSO)表示,目前空间系统都是在地球上设计、设计和测试,然后发射到地月轨道,稳定后形成运行结构。这种发射模式导致依靠火箭运载的太阳能电池阵列、天线和光学系统等大型结构受到多种苛刻条件的限制,直接影响这些大型结构的性能参数。NOM4D项目旨在创建一种新的制造模式,利用完全适用于空间环境的设计方案,在地球以外的空间制造支持国防部需要的空间系统,不受火箭运载容量有限的约束。
与DARPA签约的8家企业和大学当中,参与在轨材料与制造研究的单位有加利福尼亚州马里布市的HRL实验室,负责开发新型智能无模具制造工艺,供在轨制造机械元件和粘接结构使用;佛罗里达大学负责开发预测材料及其相关过程模型,供在轨原材料激光成形使用;伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校要利用自动前沿聚合技术开发出在轨复合材料高精度成型工艺;马萨诸塞州安多弗市的物理科学公司要开发出采用表层衍生方式连续制造玻璃陶瓷机械结构的技术工艺,供大规模在轨制造使用;加利福尼亚州千橡市的Teledyne科学公司负责创建表层增材改良材料性能数据库,供在轨精密结构受控热膨胀研究使用。
此外,参与在轨制造规模效率设计的单位有密歇根大学安阿伯分校,该大学负责利用超材料和超阻尼理论,探索大规模高效率制造高精度、高稳定性、环境适应能力强的空间结构新工艺;科罗拉多州Opterus研发公司负责开发环境适应能力强、移动能力高的高效超大规模集成架构设计方案;加州理工学院负责设计新型应力弯曲混合架构和高度各向异性机械响应结构部件。
整个项目共分三个阶段。第一阶段,研发团队要确定支持兆瓦级太阳能电池阵列的在轨制造结构强度指标体系;第二阶段,研发团队要改进射频(RF)反射器的质量效率并演示其精密制造过程;第三阶段,研发团队要展示射频反射器的精度。
DARPA国防科学办公室认为,按照目前的空间技术发展趋势,在10-20年内,NOM4D项目能开发出满足美国国防部需要的空间技术装备。