想象一下，被送到寒冷漆黑的空间，在缺乏重力的环境中，即使是最简单的活动都变成了艰巨的任务。在这种情况下，必须享受一杯飘香的咖啡犒劳自己，不是吗？虽然已有咖啡代用品，但是冻干的替代品与真实的咖啡显然不是一回事。
一名意大利宇航员在2012年返回地球表面时，哀叹其口感。但这个问题终于得以解决，宇航员们可以在空间站尽享espresso浓缩咖啡。然而，就像空间站的其他东西一样，必须仔细考虑无重力情况下的饮用限制，通过一系列的科学研究解决问题。方法嘛……当然是3D打印的咖啡杯了。
你首先会想的可能是：这咖啡有什么特别。有必要成为这个年耗数十亿美元行业的当务之急吗？当然，你是对的，但是别忘了：咖啡带来的轻松愉悦能极大地帮助宇航员面对最大的挑战——极致的孤独和压力。
因此，意大利都灵的咖啡专家 Lavazza和Argotec研发了ISSpresso（空间站浓缩咖啡）：世界上第一款零重力且获得认证的意大利咖啡壶。意大利的第一位女航天员Samantha Cristoforetti将其带入空间站。在地球上制作浓缩咖啡是件相对简单的事，然而在零重力的空间站，还需要一台特殊的机器。空间站浓缩咖啡需要搭配袋装水，通过抽吸、加压、加热达到浓缩咖啡的最佳温度。然后将咖啡渣泵入另一个小袋。
但有个问题困扰着科学家，只能求助于3D打印：要如何实现咖啡浮沫，也就是咖啡顶层泡沫？如果想要送入太空，必须处理好这个问题。世界各地的咖啡师都会告诉你：浮沫是最后一道必不可少的工序。
通常，重力是浮沫的关键。泡沫由复杂的低密度油胶体组成，受重力作用上升到浓缩咖啡的表面。所以，遇到零重力该怎么办？所幸，波兰州立大学的Mark Weislogel教授，致力于热和流体科学，开发出了解决方案。
他解释道：“浮沫的口感和香味对于咖啡而言至关重要。在低重力环境中，这似乎是不可能实现的，但是有一种替代方案。”是什么呢？3D打印的浓缩咖啡太空杯，用他的话说这是“从数学界降生”的产物。
他继续解释说，容器的形状在很大程度上影响了液体的流动方式，即使在没有重力的环境下也是如此。这涉及被动力润湿作用和表面张力，在不运动部件的情况下引起液体的流动。适合的形状，可以实现液体从一处被动流向另一处。“几何形状是其神秘智慧的一部分原因，无需泵或离心力，就能控制流体”。尽管就液体饮料来说，这极具挑战性，但是咖啡是种油性饮料，因此，可以轻松地使用该技术。
通过3D打印技术和数学算法，Weislogel和他的同事们研制出了怪异形状的杯子，模拟地球上浮沫的形成过程。经过在自由落体环境的各种测试，证明杯子在国际空间站之类的低重力环境下，确实可行。教授自信地指出，“这一过程几乎可以确保在太空中首次使用都能获得理想的效果。”
提及这款独特的咖啡杯，不禁想起3D打印机首次登录国际空间站的报道。这一次创新应用又走远了一点。Weislogel说：“我们正努力利用此新方法解决太空中所有的液体系统——包括冷却系统、燃料池、支撑生命的水处理设备、动植物栖息地、食物等等。”
这一创新技术被视为太空探索的又一技术进步，为更多的创新带来可能。3D打印绝对是其中的关键技术。
文章来源：3ders （MagicFirm 翻译）
