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3D打印在提高天線空間觀測(cè)能力的應(yīng)用

2022-03-01

Optisys已與美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)(NRAO) 合作開(kāi)發(fā)用于射頻(RF) 望遠(yuǎn)鏡的新一代 3D 打印天線。二者共同致力于推動(dòng)射頻天文學(xué)的發(fā)展，以更好地了解宇宙的運(yùn)作規(guī)律。（射電天文學(xué)：射電天文學(xué)是天文學(xué)的一個(gè)分支，通過(guò)電磁波頻譜以無(wú)線電頻率研究天體。射電天文學(xué)以無(wú)線電接收技術(shù)為觀測(cè)手段，觀測(cè)的對(duì)象遍及所有天體：從近處的太陽(yáng)系天體到銀河系中的各種對(duì)象，直到極其遙遠(yuǎn)的銀河系以外的目標(biāo)。射電天文波段的無(wú)線電技術(shù)，到二十世紀(jì)四十年代才真正開(kāi)始發(fā)展。對(duì)于歷史悠久的天文學(xué)而言，射電天文使用的是一種嶄新的手段，為天文學(xué)開(kāi)拓了新的天地。）

Optisys 是一家總部位于猶他州的公司，致力于 3D 打印金屬天線和射頻組件。此前，該公司已經(jīng)制造了最小和最大的3D 打印金屬天線部件。它還為高海拔長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)制造了 3D 打印組件。NRAO 需要具有小尺寸、底重量和高功率要求 (SWaP) 的射頻產(chǎn)品，這需要射頻望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)設(shè)備具有較低的傳輸損耗和更高的穩(wěn)定性。

NRAO 中央開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室 (CDL) 主任 Bert Hawkins 說(shuō)：“科學(xué)要求總是在推動(dòng)技術(shù)的極限，因此我們需要投資于有可能突破當(dāng)前性能障礙的創(chuàng)新技術(shù)，3D 打印的電磁設(shè)備可以具有各種形狀、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，這是傳統(tǒng)加工技術(shù)無(wú)法制造的。NRAO 與 Optisys 的合作能夠推動(dòng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)，這些設(shè)備的性能將優(yōu)于目前用于射電天文學(xué)的設(shè)備。”

上述特性非常適合射電天文學(xué)，尤其是在太空的低溫環(huán)境中。據(jù)報(bào)道，Optisys 的技術(shù)能夠做到高度集成化，無(wú)需電鍍即可提高性能。這進(jìn)一步提高了其在具有更大射程和精度的陸基和天基射電望遠(yuǎn)鏡中使用的資格。

該公司通過(guò)生產(chǎn)具有更高性能、穩(wěn)定性和其他屬性的天線來(lái)證明這一點(diǎn)，這促使 NRAO 開(kāi)始與 Optisys 建立合作伙伴關(guān)系。二者認(rèn)為獨(dú)特設(shè)計(jì)的天線和射頻設(shè)備將能夠增強(qiáng)在太空中收集的數(shù)據(jù)的可靠性。

來(lái)自SLM Solutions 的 SLM 500，Optisys用于金屬天線組件的 3D 打印。

Optisys CEO Janos Opra 說(shuō)：“RF 應(yīng)用的所有領(lǐng)域都受益于 Optisys 的先進(jìn)功能，無(wú)論是通信、雷達(dá)、定向能還是射電天文學(xué)，我們都對(duì)能夠參與的射頻領(lǐng)域感到非常激動(dòng)。我們與 NRAO 的合作不僅有利于 Optisys、NRAO 和射頻行業(yè)，而且將為全人類做出貢獻(xiàn)推動(dòng)相應(yīng)領(lǐng)域的發(fā)展。”

兩家合作伙伴進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果將于今年公布。正如Opra 所提到的，為 NRAO 開(kāi)發(fā)的功能可以應(yīng)用于除了空間研究之外的其他應(yīng)用。Opra建議它可以用于定向能量（ (DE) 利用電磁頻譜的力量，使能夠以光速有效且經(jīng)濟(jì)地打擊關(guān)鍵目標(biāo)），這是一個(gè)新的武器領(lǐng)域，可以使用高度聚焦的能量束更準(zhǔn)確、更有效地打擊目標(biāo)。

Optisys 3D 打印的零件在低溫條件下的生存能力不僅表明了其能夠在太空中的使用，也表明其可在了北極使用。在那里，研究人員將利用所打印的零件勘探和開(kāi)采以前由于惡劣的氣候而難以獲得的石油和天然氣儲(chǔ)量。然而，隨著全球變暖使北極融化，預(yù)計(jì)這些儲(chǔ)量將更容易獲得。

這可以與Amorphology Inc.正在開(kāi)發(fā)的 3D 打印金屬部件完美搭配，后者在太空漫游車(chē)中具有小眾用途。與 Optisys 的天線一樣，Amorphology 的 3D 打印部件可用于低溫環(huán)境。這不僅表明性能更好的探測(cè)器將用于探測(cè)木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二，也表明可以應(yīng)用于北極探測(cè)器中，用于石油和天然氣的探測(cè)及保護(hù)。

如果是這樣的話，我們也許可以將這些技術(shù)的用途放在一起。技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還需要全世界研究人員漫長(zhǎng)的努力，但我我們?nèi)匀豢梢云诖?將3D 打印天線應(yīng)用于天文學(xué)或是太空和地面的作戰(zhàn)中。

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