通過 3D 打印探索我們的銀河系及更遠的銀河系

從映射數據到手掌大小的超新星

位於馬薩諸塞州劍橋市的史密森尼天體物理天文台 (SAO) 控制著錢德拉的科學和飛行操作。SAO與哈佛大學天文台合作成立了哈佛-史密森天體物理中心，是史密森學會的研究分支之一。他們使用靈敏度和分辨率更高的望遠鏡來研究宇宙並取得突破性發現，並通過創新方式分享他們的研究成果。

美國宇航局錢德拉 X 射線天文台的唯一目的是以 X 射線形式收集來自銀河系內外高能物體（例如爆炸的恆星和黑洞）的數據。自 2001 年 April 成為成員以來，Chandra 的傳播和公眾參與小組將最新技術融入其流程，創建 3D 模型和 3D 打印，以提高對我們高能宇宙的認識和進一步了解。

隨著最近的突破，例如我們能夠在三個維度上映射天文物體的 X 射線數據，我的團隊已將其角色擴展到包括此類物體的 3D 打印，現在甚至包括圍繞這些數據集的虛擬和增強現實體驗。

雖然他們發現視頻和播客是向大眾解釋科學的有效方式，但持有 3D 打印件對於了解其他方式無法獲得的現象和數據非常寶貴。“我們將 3D 打印與所有年齡段、不同興趣和能力的人一起使用，”April 說。“手裡拿著一顆‘死星’的想法似乎吸引了大多數有好奇心的人。我們可以使用我們的印刷品來幫助解釋基本的 X 射線天文學、物理學和技術，甚至是非常年幼的孩子。”

April 的團隊利用 3D 打印模型作為動手學習工具，為有興趣了解錢德拉任務和恆星演化的中學生和高中生舉辦 STEM 研討會。此外，他們還與盲人和視障社區合作。擁有以前僅表示為二維圖像的對象的 3 維模型，使她的團隊能夠為所有年齡和能力的學習者提供更容易獲得的教育。

仙后座 A 是 2014 年打印的第一個模型，儘管自 2009 年天體物理學家特雷西德萊尼創建 3D 映射數據以來，April 和錢德拉小組的其他成員一直在研究爆炸恆星的模型。“3D 打印仙后座 A 模型和跟隨的其他人是我的技能和興趣的合乎邏輯的進步，”April 說。儘管缺乏 3D 打印的第一手經驗，April 還是通過反複試驗以及在更有經驗的用戶的幫助下掌握了它

PVA 支持高質量的 3D 打印星星

儘管錢德拉 X 射線天文台不認可任何商業產品，並旨在使用所有可用工具以提高靈活性，但錢德拉的 3D 打印程序手頭有一台 Ultimaker  2+ 和一台 Ultimaker 3 用於模型製作。雙擠出是該團隊最喜歡他們的 Ultimaker 3 的功能之一，它允許使用不止一種顏色的燈絲，並且水溶性 PVA支持物的額外好處  。

使用 2 色印刷和可溶解的長絲來支撐和印刷床粘附非常重要。不必手動移除支撐結構要快得多，結果我們得到了質量更好的印刷品。

儘管主要使用 PLA 和 PVA 進行打印，但 April 已經嘗試使用 ABS  ，並且有興趣在未來擴展到其他材料。Chandra 的 Ultimaker 打印機通常全天候 24/7 運行，但設計的反複試驗有時會導致每週生產一個模型。未來，April 希望能夠從映射的 X 射線數據生成更好的 3D 文件，從而打印出製作時間更短、耐用性更高的照片。

擴大他們的教育工作，對團隊來說重要的是他們提供 STL 文件供任何人打印，鼓勵學生參與 Tinkercad 和 3D 建模課程。他們已經開始在 錢德拉 X 射線天文台 網站上編譯文件供下載，超新星和錢德拉航天器的 3D 模型可供對這項研究感興趣的人使用。

在 3D 打印的幫助下，April 和她在錢德拉 X 射線天文台的團隊成功地將科學數據轉化為任何人都可以使用的有形學習工具。“根據我的經驗，混合使用技術（但不使用行話）和通用語言會有所幫助，”April 說，“將動畫和其他視覺或觸覺輔助工具與實際操作相結合。” 通過這些創新技術，深空現像被地球上的日常物理所簡化，滿足了各個年齡段的好奇心。

 

 

資料來源：
Arcand, K.、Watzke, M.、DePasquale, J.、Jubett, A.、Edmonds, P.、DiVona, K.，“將宇宙物體帶到地球：天文學中的 3D 建模和打印概述”與公眾交流天文學。 第 22 期，p. 14。2017. Arcand, K. “ How To Hold A Dead Star In Your Hand ” 福布斯 Starts With Bang, 2016.