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)的長期目標是最終實現(xiàn)原位資源利用，以在太空中建造基礎(chǔ)設施，支持人類更深入地探索整個太陽系。

當前，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)代化的設計，因為它們不需要經(jīng)受嚴酷的發(fā)射環(huán)境。這將降低設計復雜度并減輕系統(tǒng)質(zhì)量，進一步帶來巨大成本節(jié)省。

“蜘蛛制造”系統(tǒng)運行方式 “蜘蛛制造”概念的核心是一個多臂機器人，該機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)絡爬動，最終對這些組件進行集成，制造出整個物體。

霍伊特引用提議的“新行星觀察者”(NWO)空間望遠鏡作為說明“蜘蛛制造”潛能的一個例子。該望遠鏡將使用巨大的“遮星板”來阻擋目標恒星的大部分星光，以對環(huán)繞其運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)機器的尺寸相當于微波爐，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，項目團隊正致力于第二代trusselator機器，并希望在夏季前準備好一個原型。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器人，以研究機器人如何組裝桁架。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)進展順利，未來可使用一大批蜘蛛機器人建造空間站。