NASA重启探月征程，3D打印派上大用场

2026年4月，南极熊获悉，NASA在肯尼迪航天中心成功发射Artemis II，这一事件正式开启人类载人航天全新篇章，也是五十多年来人类首次派遣航天员执行绕月飞行任务。本次任务具有里程碑式意义，它是NASA阿尔忒弥斯计划的首次载人飞行，更是推动人类重返月球表面的关键一步。值得关注的是， 3D打印技术已深度融入本次任务的建造环节，未来有望为月球长期驻留任务提供重要支撑。

Artemis II任务核心内容

Artemis II核心目标 是搭载航天员完成一次完整的系统测试 。此次任务参考阿波罗8号的模式，航天员将全程绕月飞行后返回地球，期间重点验证航天器、生命保障系统以及整体任务架构的可靠性。整个任务预计持续约10天，最终乘组将在太平洋海域溅落并顺利返航。

△NASA航天员Andre Douglas、CSA航天员Jenni Gibbons作为后备乘组，与主力乘组NASA航天员Victor Glover、Reid Wiseman、CSA航天员Jeremy Hansen、NASA航天员Christina Koch一起，在NASA太空发射系统SLS火箭与猎户座航天器前合影留念

Artemis II按计划完成所有测试后，将为后续的登月任务以及月球长期驻留基地的建设扫清障碍。与阿波罗计划不同，阿尔忒弥斯计划的核心目标是让人类重返月球，实现人类在月球的长期停留。

3D打印在Artemis II中的三大应用方向

航空航天领域对技术认证、可靠性以及长期验证的要求极为严苛，新技术的应用必须经过谨慎考量。3D打印技术在阿尔忒弥斯计划中没有盲目普及，聚焦于特定场景发挥独特优势，目前主要应用在三个核心领域。

1. 猎户座航天器硬件
作为搭载航天员的核心载体，猎户座航天器搭载多款3D打印零部件。 其主承包商Lockheed Martin通过增材制造技术，生产出包括支架、线缆导向件、环境控制系统组件以及外壳在内的多种部件。 这些部件大多采用 激光金属3D打印工艺一体成型 ，无需进行多零件组装，能有效减轻航天器整体重量、简化生产流程，显著提升关键部位的运行可靠性。

本次任务中的猎户座航天器没有使用全新的Orion Main Engine，动力来源为欧洲服务舱，舱体搭载经过翻新的航天飞机计划Orbital Maneuvering System发动机。目前，NASA正联合Aerojet Rocketdyne等合作伙伴研发新一代猎户座主发动机，未来这款发动机将融入更多3D打印部件提升性能。

△固体火箭助推器是SLS火箭首个完成组装的部件，它为火箭的其余部分以及猎户座航天器提供稳定支撑。

2. 工装、测试与地面系统
阿尔忒弥斯计划中， 大量3D打印技术的应用集中在地面环节 。NASA旗下的马歇尔航天飞行中心、肯尼迪航天中心以及各合作方，广泛使用3D打印技术制作工装、测试设备以及地面作业工具。这些部件包括用于发动机与航天器验证的定制测试夹具、快速原型件、装配辅助工具等，多数采用 FDM等聚合物3D打印工艺制作 ，支持团队快速完成设计、打印与测试的全流程。这些地面打印的零件不会参与太空飞行，却在整个计划中扮演关键角色，能有效加快工程师的迭代效率、降低研发成本，帮助团队在研发前期及时发现并解决问题。

△Aerojet Rocketdyne在NASA斯坦尼斯航天中心完成RS-25发动机12次热点火测试的初始认证工作。

3. SLS火箭发动机组件
Artemis II任务所使用的SLS重型火箭，搭载源自航天飞机计划的RS-25发动机。Aerojet Rocketdyne公司对这款发动机进行全面的翻新与升级，使其适配阿尔忒弥斯任务的各项需求。RS-25属于传统发动机，主体硬件的设计时间较早，本次任务中搭载的发动机大部分硬件仍为传统工艺制造。近年来，NASA与合作方已逐步在RS-25发动机中融入3D打印部件，包括用于减振的波累积器组件、部分阀门以及内部构件，后续推出的新版RS-25发动机会采用更多增材制造零件。火箭发动机的工作环境极为极端，结构复杂度在航空航天系统中位居前列，3D打印技术能有效简化发动机设计、减少零件数量，制造出传统工艺难以实现的内部流道结构，进一步提升发动机性能。

3D打印在航天任务中的应用边界

Artemis II任务清晰展现3D打印技术现阶段在航天领域的应用范围。 目前，3D打印尚未用于制造整枚火箭或大型飞行结构，航天器的核心系统依旧采用经过数十年验证的传统工艺生产。 这项技术的应用始终遵循“ 按需使用 ”的原则，只在复杂构件、轻量化结构、快速迭代等能够体现其价值的场景中投入使用，没有试图完全替代传统制造方式。这一应用模式与Additive Manufacturing Research近期的分析结果一致，该机构包括Scott Dunham在内的研究人员指出 ，航天领域的3D打印行业增长，更多依赖细分场景的精准应用，而非全系统的广泛普及。 大众往往会高估3D打印在航天领域的应用范围，Artemis II的实践清晰呈现这项技术当前的应用边界。

△在MOONRISE项目中，科学家们正致力于研究如何利用激光，以月球风化层为原料在月球表面3D打印结构件。

从短期飞行到月球长期驻留：3D打印的未来价值

3D打印技术对阿尔忒弥斯计划的真正价值，在于支撑未来的月球长期驻留计划。未来，阿尔忒弥斯计划的核心目标是在月球建立永久人类驻留基地，这一目标将彻底改变航天任务的需求模式。在地球上，制造业依赖完善的全球供应链实现物料与零件的运输，这种模式在月球环境中完全无法适用，月球与地球之间的物资运输耗时漫长，航天器的有效载荷有限，每一千克物资的运输成本都极为高昂， 就地制造成为月球长期驻留的必然选择 。

△Artemis II的飞行轨迹示意图，作为NASA首次使用SLS火箭搭载猎户座航天器进行载人飞行的任务，它为人类长期重返月球以及后续的火星任务铺平道路。

未来的月球任务中，团队无需从地球运输大量实体部件，只需携带相关数字文件，就能在月球按需打印所需的工具、替换零件，甚至是医疗相关构件。目前，NASA与各类科研团队正积极开展研究， 探索利用月球风化层土壤作为3D打印原料，计划借助月球本土资源建造登陆台、防护结构、居住舱等基础设施，大幅减少对地球物资运输的依赖 。Artemis II的核心任务是验证整个航天系统的可行性，后续的任务将重点聚焦于月球设施搭建、设备维护、原位零件生产以及长期人类活动保障。3D打印技术将在这些场景中持续发挥关键作用，应用规模也将随着月球任务从短期访问向长期驻留的转变而不断扩大。

△南极熊3D打印视频号，有更多精彩现场采访视频，可进入查看