英国研究团队在3D打印技术领域取得突破，成功研发出一种轻质、柔性的铝制镜片，专为CubeSat望远镜设计。这一创新工艺旨在大幅减轻主镜的质量，与传统设计相比，有望实现约60%的重量削减。所设计的镜片呈环形，外径84毫米，内径32毫米。其核心在于采用一种“分裂式内部晶格”结构，类似于蜂窝状设计，旨在增强镜片的坚固性，同时显著降低其整体重量。有限元分析（FEA）模型预测，这种设计能够实现约56%的重量减轻，与60%的目标值十分接近。
制造过程采用了激光粉末床熔融（LPBF）技术，并选用AlSi10Mg铝合金。后续处理步骤包括热等静压（HIP）以减少内部孔隙，以及单点金刚石车削以获得高反射表面。通过X射线计算机断层扫描（XCT）技术，研究人员在镜片边缘区域发现了少量孔隙，尤其是在激光路径发生变化的区域。所有样品的表面粗糙度测量均低于8纳米，其中经过HIP处理的样品表面粗糙度略高于金刚石车削后的样品。HIP工艺虽然减少了内部孔隙并提高了强度，但也因表面粗糙度增加而导致总积分散射（TIS）值有所升高。
CubeSat作为一种微型卫星平台，正以前所未有的速度推动着太空探索的边界。它们极大地降低了进入太空的门槛，使得科研机构和大学能够更便捷地部署先进的科学载荷。在这一趋势下，对每一个组件的优化都至关重要。轻质化光学元件，如这些新开发的3D打印铝制镜片，是实现CubeSat功能升级的关键。它们使得在有限的空间和载荷限制内集成更复杂、更高性能的光学系统成为可能，从而极大地扩展了CubeSat在地球观测、天体物理研究等领域的应用潜力，开启了新的认知维度。
太空光学系统的设计与制造，始终面临着严苛的挑战，包括实现纳米级别的表面精度以及确保光学涂层在辐射和微陨石等极端太空环境下的持久性。传统制造方法在平衡轻量化与高精度需求方面常遇瓶颈。增材制造（AM）技术的兴起，特别是其能够构建复杂内部晶格结构的能力，为解决这些难题提供了革命性的途径。通过精密的结构设计和材料优化，AM技术能够制造出既轻巧又具备卓越光学性能的组件，这对于提升太空任务的整体效能和可靠性具有深远意义，为太空探索的未来发展注入了新的活力。
未来的研究计划包括在镜片表面应用铬光学涂层，以进一步提升表面质量，并进行热柔性测试，以评估其在实际太空环境中的表现。这项研究的进展，对于日益增长的对经济高效、坚固耐用且轻量化镜片的需求而言，是太空光学技术领域的一项关键性飞跃，预示着CubeSat平台将承载更强大的观测能力。