本月12日,一项具有里程碑意义的航天实验在太空顺利完成。
中国科学院力学研究所自主研发的微重力金属增材制造实验载荷,随中科宇航力鸿一号飞行器升空,在太空环境中成功完成金属构件制造并安全返回地面。
这标志着我国太空制造技术从理论研究正式跨入工程应用验证阶段。
微重力环境下的金属制造面临诸多技术挑战。
项目负责人姜恒介绍,在失重状态下,熔融金属的流动行为与地面环境截然不同,液态金属熔池极易失控扩散,精确控制其沉积与凝固过程难度极高。
此外,实验装置需在无人值守条件下自主完成全部操作,对系统可靠性提出了严苛要求。
为攻克这些难题,研发团队历经多年技术攻关,开发出高精度自适应闭环控制系统,实现了对金属熔融沉积过程的实时监测与动态调控。
在设备设计上,团队将激光打印系统、控制系统、能源供应等多个功能模块高度集成,整套装置净重仅约50公斤,体积不足115升,堪称一座精密的"太空微型工厂"。
实验采用了"发射-制造-回收"的快速验证模式。
火箭进入预定轨道后,载荷立即启动工作程序,完成制造任务后随返回舱降落。
这种短周期验证方案不仅大幅降低了实验成本,也为后续开展常态化太空制造探索出可行路径。
为确保实验成功,团队进行了充分的地面验证。
利用落塔设施模拟微重力环境,开展了数百次自由落体试验;所有部件均通过严格的振动冲击测试,以应对火箭发射时的极端力学环境。
发射前夕,科研人员连续多日驻守发射场,对设备状态进行最后检查。
当遥测数据显示金属构件在太空中完整成型时,现场响起热烈掌声。
太空金属制造技术的突破具有深远意义。
从近期看,该技术可为空间站维护、卫星在轨维修提供零部件快速制造能力,显著提升航天任务的应急响应水平。
从长远看,未来月球基地建设、火星探测等深空任务中,大量结构件和功能部件可实现就地制造,极大降低从地球运输物资的成本与风险。
相关技术的应用前景不局限于航天领域。
太空极端环境下验证的高精度制造工艺,可反哺地面先进制造业,推动医疗器械、精密仪器等高端产品的质量提升。
同时,随着商业航天的发展,太空制造技术有望催生新的产业形态,为太空旅游、太空资源开发等新兴领域提供技术支撑。
目前,科研团队正对回收样品进行全面分析,评估制造精度、材料性能等关键指标,为技术优化提供数据支持。
下一阶段,团队计划开展更大尺寸、更复杂结构的太空制造验证,逐步推动技术走向实用化。
从一次可回收的在轨打印验证出发，我国太空金属制造实现了从“概念探索”向“工程验证”的跨越。
面向更远的深空、更复杂的空间系统，制造能力的外延正在从地面延伸到轨道与行星表面。
持续推进关键工艺固化、可靠性体系建设与应用场景牵引，太空“原位造件”有望成为未来航天任务的基础能力之一，为人类和平利用外空与探索宇宙提供更坚实的技术支撑。