【Orbital Construction】轨道建设：DARPA在太空推行稳健制造计划

随着商业太空公司增加成功发射火箭的次数，政府和商业机构进入太空的机会越来越多。但是，即使是定期发射，现代火箭也会对其送入轨道的有效载荷进行质量和体积限制。这种尺寸限制阻碍了开发和部署能够适应环境或任务变化的大规模动态空间系统。

为了解决这个问题，美国国防高级研究计划局（DARPA）于昨天（2月5日）宣布推出“新型轨道与月球制造、材料和质量效率设计”项目（NOM4D），旨在开拓适应性、离地制造技术，以生产大型空间和月球结构。

据DARPA国防科学办公室（DSO）负责NOM4D项目的项目经理比尔·卡特（Bill Carter）介绍：“NOM4D的愿景是开发实现大型、精确和有弹性的国防部系统的太空制造所需的基础材料、工艺和设计。我们将探索利用从地球上运来的先进材料进行在轨制造所带来的独特优势。举例来说，一旦我们消除了发射后的生存需求，天线和太阳能电池板等大型结构就可以大幅提高重量效率，并可能更加精确。我们还将探索从月球表面获得的就地资源的独特之处，因为它们适用于未来的防御任务。在地外制造可以最大限度地提高质量效率，同时可以为各种空间系统的稳定性、敏捷性和适应性服务。”

NOM4D项目将开拓在轨和月球表面建造的新材料和制造技术，以及探索新的质量效率设计。对此，比尔·卡特表示：“人们对在轨制造的思考已经有一段时间了，所以我们期望在项目结束前展示新的材料和制造技术。月球表面重点领域将更多地面向贸易研究和有针对性的演示验证工作。”

关于质量效率设计，这是一种只能在太空中制造的全新概念。比尔·卡特表示：“我们正在寻找提案者提出系统设计，这些设计要具有质量效率，以至于只能在地球外制造，并且具有使其能够承受太空和月球环境中典型的机动、蚀变、损坏和热循环的功能。鉴于地面测试、发射和部署的限制，传统的太空结构设计方法不可能带来质量效率的大幅改善。为了迈出下一步，我们必须以全新的方式来进行材料、制造和设计。”

NOM4D项目分为三个为期18个月的阶段，旨在建立从原料中创造出令人难以置信的精确、质量效率的结构的能力。每个阶段都是由越来越具有挑战性的范例问题所得出的指标来驱动的。其中，第一阶段被认为是对材料和设计的概念验证，通过使用1兆瓦太阳能电池阵列的范例问题，达到严格的结构效率目标。第二阶段的重点是降低风险和技术熟化，以满足结构目标，同时保持高精度，足以满足示范性100米直径射频反射器的要求。第三阶段推动精度的大幅飞跃，使红外反射结构适合在分段式长波红外望远镜中使用。范例的设计是为了驱动每个阶段的指标，作为该项目的一部分，将制造亚尺度的范例结构（而不是完整的结构），以验证先进的NOM4D材料、制造和设计能力。

NOM4D假设到2030年建立一个由可靠的后勤、设施和验证组成的太空生态圈。这包括快速、频繁的发射和定期的月球访问；成熟的机器人操作工具，用于在太空建造结构和机器人服务航天器的常规在轨加油（例如DARPA的“地球同步卫星机器人服务”项目技术）；以及空间内非破坏性评估方法的可用性，用于制造的过程中监测和近乎实时的设计调整。

DARPA计划于2月26日为有兴趣的提案者举办提案者日网络研讨会。预计未来几周将在beta.SAM.Gov上发布广泛机构公告（BAA）招标。

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