科学家建议不用携带沉重的电池，在月球或火星上直接3D打印它们

当阿尔忒弥斯（Artemis）号宇航员和未来的探险家前往月球和火星时，他们将需要电力，很多的电力。当然，他们会使用太阳能电池板来产生所需的能量，用于栖息地、实验、探测车等。但是，他们一定需要电池来储存能量。但电池这样的东西很重，从地球上发射要花一大笔钱。所以，当他们到达那里时，能不能不简单地3D打印出所需的电池呢？

上图：作为阿尔忒弥斯计划的一部分，艺术家描绘的宇航员在月球表面的概念图。他们将如何在月球上储存能量？3D打印电池可能会有所帮助。

这是德克萨斯大学埃尔帕索分校（UTEP）和扬斯敦州立大学（YSU）的一组研究人员正在努力研究的问题。他们已经与美国宇航局的几个中心合作，在一个250万美元的项目中探索使用当地材料3D打印电池的想法。

UTEP工程学院航空航天和机械工程教授兼副院长埃里克·麦克唐纳（Eric MacDonald）说：“UTEP是美国宇航局领导的这个项目的重要合作伙伴，我们在增材制造方面有着悠久而深厚的传统。UTEP在3D打印、材料科学和我们最先进的设施方面的声誉，这也是说服我们的NASA合作伙伴进行这项潜在的变革性研究的重要因素 —— 不仅是为了太空探索，也是为了电池的地面应用。”

美国宇航局领导的这项努力是将3D打印工艺应用于太空的一大步。另一个目标是能够将电池挤压成所需的任何形状。然后，它们就可以安装在栖息地的墙壁上或其他设备内部，以节省空间。而且，如果成功的话，宇航员最终将能够打印栖息地模块、发电机和其他设施。

上图：UTEP加入了NASA领导的一个项目，利用3D打印工艺，使用月球和火星风化层制造可充电电池。

在太空中使用什么样的3D打印工艺？

该项目正在研究两种类型的3D打印方法。一种是“材料挤压”，即以最终形式将形状挤出打印机。另一种是还原光聚合（VPP）。基本材料是一桶液态光聚树脂。然后，机器用这种材料一层一层地构造一个物体。VPP将允许月球居民制造形状一致的电池，以适应任何需要。这包括小型航天器、机器人、便携式动力装置和大型长期动力系统。

使用当地风化层制造电池，对可以打印的类型有一个有趣的限制。目前，在国际空间站上，主要动力系统依赖于从地球上带来的锂离子储能单元。不幸的是，如果人们要在月球或火星上制造电力存储单元，他们将无法使用锂离子。这是因为在月球和火星上可供开采的锂非常少。那么，他们会用什么呢？

NASA和大学团队正在研究钠离子技术。月球和火星上都有一定量的钠。因此，UTEP的研究团队将研究钠离子电池的化学性质和可能的打印解决方案。之后，他们会测试程序。

上图：展示了使用月球和火星材料，作为3D打印机的材料原料的材料提取和充电电池制造的过程。

月球和火星电池技术

NASA、UTEP和YSU还将致力于从月球和火星风化层中提取电池材料和钠离子电池的前体。大学团队已经开发并使用VPP 3D打印，为拟议中的储能装置的每一部分制造复合树脂原料。从技术上讲，这包括电极、电解质和电流收集器。NASA马歇尔·埃姆斯中心的团队为不同的电池组件开发和ME 3D打印复合墨水。UTEP和NASA的格伦研究中心将对完成的3D打印钠离子电池组件进行电化学测试。

UTEP航空航天与机械工程系的亚历克西斯·莫雷尔（Alexis Maurel）说：“与NASA的这个项目，是一个展示UTEP在能源存储和3D打印方面专业知识的机会。增材制造是一种独特的方法，可以制造形状一致的电池，以支持人类在太空以及月球或火星表面的操作，因为在这些地方货物补给并不容易。”

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