不用將整個空間結(jié)構(gòu)送入太空，未來火箭可能僅需搭載原材料，然后在軌道上由“蜘蛛制造”系統(tǒng)建造而成。比起平整包裝的碳纖維片材，一個完整的無線電天線將占據(jù)更多空間。人類很快將能像蜘蛛在地面織網(wǎng)一樣，在太空中建造巨大的空間結(jié)構(gòu)。在NASA的資助下，系繩無限公司(Tethers Unlimited)正在研發(fā)稱為“蜘蛛制造”(SpiderFab)的太空制造系統(tǒng)，可利用蜘蛛形機(jī)器人在太空中集成大型空間結(jié)構(gòu)。

系繩無限公司首席執(zhí)行官兼首席科學(xué)家羅伯特?霍伊特稱，未來十年左右，“蜘蛛制造”系統(tǒng)將能用于建造大型無線電天線、航天器架構(gòu)和太陽能電池陣列。2015年3月4日，霍伊特在NASA“未來太空行動”(FISO)工作組會議上表示，該技術(shù)的長期目標(biāo)是最終實(shí)現(xiàn)原位資源利用，以在太空中建造基礎(chǔ)設(shè)施，支持人類更深入地探索整個太陽系。

當(dāng)前，在地面建造并集成所有部件然后整體發(fā)射入軌的航天器制造模式非常昂貴且耗時，航天器尺寸還會受到折疊并放置在火箭整流罩內(nèi)的可展裝置尺寸的限制。“蜘蛛制造”技術(shù)可降低成本并提高效率。此概念概念需要將碳纖維等原材料送入軌道。在軌道上，機(jī)器人利用這些材料建造桁架子結(jié)構(gòu)，并將這些子結(jié)構(gòu)組裝并集成為大型系統(tǒng)。這種方法的潛在效益很多，主要是可以部署比當(dāng)前火箭整流罩尺寸大得多的孔徑和基線等空間結(jié)構(gòu)。這種方法將為廣泛的NASA、國防部和商業(yè)空間任務(wù)帶來更高功率、更高分辨率、更高靈敏度和更大帶寬。此外，太空中建造的物體將比從地面發(fā)射的那些擁有更新、更簡單和更現(xiàn)代化的設(shè)計，因為它們不需要經(jīng)受嚴(yán)酷的發(fā)射環(huán)境。這將降低設(shè)計復(fù)雜度并減輕系統(tǒng)質(zhì)量，進(jìn)一步帶來巨大成本節(jié)省。

“蜘蛛制造”系統(tǒng)運(yùn)行方式 “蜘蛛制造”概念的核心是一個多臂機(jī)器人，該機(jī)器人部署到太空以建造空間結(jié)構(gòu)組件，從一個“噴絲器”排出并熔合碳纖維條，像地球上織網(wǎng)的蜘蛛一樣沿著桁架網(wǎng)絡(luò)爬動，最終對這些組件進(jìn)行集成，制造出整個物體。

霍伊特引用提議的“新行星觀察者”(NWO)空間望遠(yuǎn)鏡作為說明“蜘蛛制造”潛能的一個例子。該望遠(yuǎn)鏡將使用巨大的“遮星板”來阻擋目標(biāo)恒星的大部分星光，以對環(huán)繞其運(yùn)行的外行星直接成像。傳統(tǒng)上能建造的最大遮星板寬度約為62米，由在軌制造技術(shù)建造相同質(zhì)量的遮星板，其直徑可增至124米，使NOW的觀測距離縮短兩倍，從而能觀測更多行星。此外，遮星板原材料會比成品的發(fā)射體積小30倍，從而可用較小且更便宜的火箭來發(fā)射。霍伊特稱，所有這些好處將為NASA帶來巨大成本節(jié)省，使其能投資探索的宜居行星比當(dāng)前多16倍。

在NASA“小企業(yè)創(chuàng)新研究”(SBIR)項目的資助下，系繩無限公司已建造了一個機(jī)器，可通過類似于3D打印的工藝，在地面上用碳纖維條原材料制造輕量級的結(jié)構(gòu)桁架。這個“桁架制造”(trusselator)機(jī)器的尺寸相當(dāng)于微波爐，能以5厘米/分鐘的速度大量生產(chǎn)桁架。這些桁架可組裝成航天器架構(gòu)及其他系統(tǒng)。霍伊特稱，在NIAC和SBIR項目支持下，公司已驗證了“蜘蛛制造”概念關(guān)鍵工藝的基本可行性。

目前，項目團(tuán)隊正致力于第二代trusselator機(jī)器，并希望在夏季前準(zhǔn)備好一個原型。系繩無限公司希望在未來2年內(nèi)發(fā)射一顆小型“制造衛(wèi)星”，以對該工藝進(jìn)行在軌驗證。該衛(wèi)星可作為一顆立方體衛(wèi)星從國際空間站部署。

公司還購買了一個巴克斯特公司的商用機(jī)器人，以研究機(jī)器人如何組裝桁架。霍伊特及其同事將在地面上繼續(xù)研發(fā)并完善該工藝，最終發(fā)射“制造衛(wèi)星”-2以在太空中進(jìn)行驗證，屆時或許會為一個大型遮星板建造桁架結(jié)構(gòu)。

在理想情況下，人們可在21世紀(jì)20年代初為天線和太陽能電池陣列等部件，建造大型支持結(jié)構(gòu)。如果研發(fā)進(jìn)展順利，未來可使用一大批蜘蛛機(jī)器人建造空間站。