网络安全|未来的宇航员将能够根据需要3D打印自己的宇航服

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解决问题的最佳动力之一就是亲身体验。邦妮·邓巴博士恰好有过这样的经历。她曾是美国国家航空航天局（NASA）的宇航员，现在是德州农工大学的航空航天工程教授。当她还在宇航员队伍里的时候，她意识到她的一些同行宇航员，无法穿上额外的舱外活动服 —— 通常被称为太空服。因此，她决定不仅为有最初问题的个人设计一套宇航服，而且还决定创造一个过程，通过这个过程，任何其他执行未来任务的宇航员都可以拥有一件适合自己特定身体的宇航服。现在，她的前雇主（NASA）正在资助她和她的实验室完成这一定制过程的可行性研究，作为最近宣布的美国国家航空航天局先进概念研究所（NIAC）计划的一部分。
邓巴博士提交的研究名为“太空服数字线”（The spacessuit Digital Thread），已经获得了17.5万美元的资助，用于未来9个月的研究。它实际上并没有利用高科技数字化线来制作宇航服。相反，它利用了工业物联网设置中常用的“数字线程”框架。描述“数字线”的最佳方式是将其视为一段数据，通过所有设计、制造和交付过程将单个部件连接起来。

上图：对穿着旧俄罗斯宇航服的对象进行动作捕捉。
获得足够多的这些数据来描述单个对象，最终得到所谓的“数字双胞胎” —— 数字空间中对象的表示。如有必要，数码双胞胎可以无限地复制这个物体。但它们也可以根据输入的特定特征来调整和个性化物品。
这似乎就是邓巴博士和她的团队正在走的路。当她还是一名宇航员时，邓巴博士注意到航天飞机期间用于宇航员核心的宇航服严重短缺，仅为 200 名宇航员制造了 18 套宇航服。而且，并非所有的宇航员都能穿上这些宇航服，许多人在使用这些宇航服时遇到了问题，包括指甲脱落和体力严重丧失。更重要的是，许多产品在最初设计的 40 多年后仍在使用。
但还有另一种选择 —— 在阿波罗时代，每件宇航服都是为特定的个人量身定做的。他们就没有这样的问题，阿波罗17号的宇航员说他们对宇航服的功能很满意。问题是，当时阿波罗宇航员并不多，而现在包括平民游客在内的数百人正计划进入太空。即使一些太空游客愿意为他们的轨道飞行支付高昂的价格，给他们所有人都穿上定制的宇航服也是昂贵得令人望而却步的。

上图：数字孪生模型的一部分运动图像捕获范围的截图。
邓巴博士提出了“数字线”的想法。设计一款与普通航天服类似的数字宇航服，设计师可以根据用户的具体尺寸，改变数字宇航服的尺寸，从而创造出一套量身定制的宇航服，而无需花费大量的成本从零开始。为此，邓巴博士之前的研究重点是寻找定制太空服所必需的指标。她的研究实验室利用一个完整的3D身体扫描仪来创建一个完整的数字孪生个体，包括他们的运动范围。然后，这些信息可以输入到航天服的数字孪生产品中，从而实现快速定制。
有一个特别设计的数字孪生兄弟是很好的，但对来宇航服来说没有用处，除非它们是实物。那么，实际制作这些定制宇航服的过程是什么呢？这似乎超出了第一阶段拨款的范围，尽管该提案暗示现场维修和零件制造可能即将到来。最有可能的是，这将需要一种3D打印机，尤其是一种可以回收以前制造的宇航服零件的打印机。目前还不存在这样的技术。也许，如果邓巴博士的研究成功，它可能会出现在下一轮NIAC资助中。