NASA向空間站發(fā)送新的金屬和生物3D打印實驗裝置

2025年8月26日，南極熊獲悉，SpaceX獵鷹9號火箭于當?shù)貢r間24日上午從卡納維拉爾角發(fā)射升空，將NASA第33次商業(yè)補給任務送往國際空間站（ISS）。龍飛船內裝載著超過5000磅（約2.5噸）的科學儀器、食品和硬件，其中包括將測試3D打印在太空中新用途的實驗裝置。

龍飛船抵達后，美國宇航局宇航員邁克·芬克和喬尼·金將幫助卸載設備，這些設備可能帶來在軌道上制造零部件、醫(yī)療設備甚至活體組織的新方法。

△NASA宇航員邁克·芬克和喬尼·金將監(jiān)測SpaceX龍飛船從國際空間站返回的情況。圖片由NASA提供。

美國國家航空航天局代理局長肖恩·達菲表示：“國際空間站的商業(yè)補給任務提供的科學數(shù)據有助于驗證阿爾忒彌斯月球任務及其他任務所需的技術。此次飛行將在微重力環(huán)境下測試3D打印金屬部件和生物打印組織——這項技術有望為宇航員提供未來月球和火星任務所需的工具和醫(yī)療支持?！?/div>

△NASA的SpaceX第33次商業(yè)補給任務由SpaceX 的“龍”飛船搭載 SpaceX 獵鷹 9 號火箭發(fā)射，旨在向國際空間站運送研究成果和物資。圖片由 NASA 提供。

在太空打印金屬零件

此次任務的一大亮點是與歐洲航天局（ESA）金屬3D打印機的新一輪合作，金屬打印機目前已搭載于國際空間站。宇航員于2024年首次使用它打印小型不銹鋼部件，這是金屬首次在軌道上制造。

為此次任務，龍飛船將提供繼續(xù)研究所需的打印材料和測試方案。宇航員將使用打印機打印幾個采用不同打印策略的小立方體，以及兩個小型航天器噴嘴。這些部件將與在地球上打印的相同部件進行比較，以了解微重力如何影響強度和質量。目標是改進在太空中直接生產堅固可靠部件的技術，這對于遠離地球的長期任務而言至關重要。

△歐空局在國際空間站上的金屬3D打印機將用于積累在微重力環(huán)境下操作和評估零部件制造的經驗，以支持長期太空任務。圖片由NASA提供。

生物打印植入物修復神經損傷

龍飛船上還將發(fā)射一臺 Auxilium 生物打印機，由位于圣地亞哥的再生醫(yī)學公司Auxilium Biotechnologies研發(fā)。打印設備是美國宇航局太空生產應用(InSPA) 項目的一部分，旨在支持企業(yè)測試在微重力環(huán)境下生產產品是否比在地球上更高效。

△Auxilium生物打印機。圖片由 Auxilium Biotechnologies 提供。

一旦安裝在國際空間站上，這臺生物打印機將用于制造可植入裝置，旨在幫助受損神經再生。這些被稱為“神經橋”的微型支架旨在引導神經再生跨越創(chuàng)傷后出現(xiàn)的間隙。在地球上，此類損傷很難治療，目前的方法通常無法恢復完整的運動或感覺。

△InSPA-Auxilium生物打印機將測試3D打印醫(yī)療植入設備，用于輸送藥物和治療各種健康狀況，例如神經損傷。圖片由NASA提供。

在微重力環(huán)境下，研究人員預計這些精密結構將以比在地球上更高的精度和質量組裝在一起。在此次任務中，宇航員計劃在空間站打印多達18個神經橋植入物。這些樣本將于2026年和2027年返回地球進行臨床前試驗，屆時科學家將測試它們是否能夠加速康復并保持身體功能。如果成功，這項技術可以為宇航員在長期任務期間提供按需醫(yī)療，并為地球上的患者提供修復神經損傷的新選擇。

帶有血管的生物打印組織

此次任務還將搭載維克弗斯特再生醫(yī)學研究所(WFIRM) 的一項名為“零重力條件下血管化肝組織構建體成熟 (MVP Cell-07)”的實驗。在這項研究中，研究人員在地球上生物打印了含有血管的肝組織小塊，龍飛船正在將這些樣本送入軌道。一旦進入國際空間站，科學家們將研究這些組織在微重力環(huán)境下的發(fā)育情況。

△MVPCell-07 是一項生物技術實驗，旨在研究在太空中生物打?。ɑ驅嶒炇遗囵B(yǎng)）帶有血管的肝臟組織。圖片由NASA 提供。

這項研究建立在先前的一項任務基礎之上，任務表明這種組織可以在太空中存活并發(fā)揮作用。下一步是探究微重力是否真的能改善組織內部血管的形成方式，這是構建更大、功能性器官的關鍵一步。如果成功，這些結果未來可能成為宇航員在長期任務中健康狀況的關鍵。如果我們能夠掌握如何生物打印能夠修復甚至替代受損器官的組織，那么在太空中就能提供挽救生命的治療方案。在地球上，這項研究可能為在實驗室中制造可移植器官打開大門，幫助患有肝病或肝損傷的患者。

△溫斯頓團隊是美國宇航局血管組織挑戰(zhàn)賽的一等獎獲得者，他們使用一個腔室來容納打印的組織并測試灌注效果。圖片由 WFIRM 提供。

太空3D打印的遺產

宇航員首次測試3D打印在太空中的應用已有數(shù)年。2014年，國際空間站上打印的第一個塑料工具是一把簡單的扳手。從那時起，宇航員們就開始嘗試打印零件、工具，甚至食物相關的物品。

如今，實驗正朝著更科幻的領域發(fā)展：金屬，甚至活體組織。他們的想法是，宇航員們有朝一日可以攜帶打印機和原材料，在發(fā)射現(xiàn)場制造所需的一切，而不必在發(fā)射前打包所有可能的物品。

畢竟，國際空間站是人類登陸月球和火星后關鍵技術的試驗臺。長期任務可能會面臨諸多挑戰(zhàn)，包括設備故障、醫(yī)療緊急情況以及需要擺脫地球補給的困境。3D打印技術正是解決這些問題的答案之一。

與此同時，在地球上，太空飛行也將帶來諸多益處。太空生物打印技術的進步可以加速實驗室培育器官的進程。金屬打印研究可以幫助更高效、更少資源地制造零部件。