重大突破！我国首次实现太空金属增材制造“全流程”在轨验证

仰望星空，人类一直梦想着在浩瀚宇宙中走得更远、停留更久。然而，延续至今的传统航天模式，却像一根无形的绳索，将我们的探索步伐紧紧系在地球之上。

目前，几乎所有航天器部件都需在地球上生产完毕，再由火箭像“快递”一样运送至太空。这种“地造天用”的模式，正面临着越来越突出的瓶颈：火箭的运力和尺寸有限，许多设想中的大型空间结构根本无法整体升空；在迈向月球、火星的深空探索中，漫长的距离将导致补给周期极其漫长，成本高昂到难以承受；而一旦在轨的航天器或空间设施突发故障，我们则缺乏就地、及时的维修制造能力，任务安全面临巨大风险。

正因如此，发展能在太空环境下直接进行“原位制造”的技术，成为突破束缚的关键。它不仅是实现“天造天用”（在太空制造并使用）的现实需要，更是人类未来能否真正在星辰大海中长久立足，乃至实现“天造地用”（为地球制造产品）宏伟愿景的必由之路。

1月12日，中科宇航力鸿一号遥一飞行器搭载中国科学院力学研究所自主研制的微重力金属增材制造返回式科学实验载荷，成功在太空中完成金属增材制造实验。任务取得圆满成功后，载荷安全回收并于1月22日在力学研究所举行交付仪式。这标志着我国的太空金属制造技术正式从“地面研究”阶段迈入“太空工程验证”新阶段。本期，我们借助中国科学院力学研究所发布的新闻，进一步了解这次任务的详情与意义。

根据中国科学院力学研究所的消息，近日，由该所研制的微重力激光增材制造返回式科学实验载荷，搭载中科宇航“力鸿一号”遥一飞行器进入亚轨道，首次实现了太空激光熔丝金属增材制造。

实验系统突破了微重力条件下金属增材制造成形与控制、全过程闭环调控、载荷-火箭高可靠协同等关键技术；实验结束后，载荷舱通过降落伞系统平稳着陆并成功回收，成功获取了太空微重力环境中金属增材制造的金属构件、全部数据和成形件性能参数等。该任务标志着我国太空金属制造技术正式从“地面验证”阶段迈入“太空工程验证”新阶段。

太空金属增材制造（即太空金属 3D打印）被视作未来航天任务的关键赋能技术。该技术可实现航天器零部件在轨快速制造与自主修复，大幅减少对地面补给的依赖，显著提升深空探测、空间站长期运营及月面基地建设的任务弹性与可持续性。此次实验的成功，标志着我国在此战略性领域已达到世界先进水平，为后续发展在轨制造与维护技术奠定了坚实基础。

本次任务同时验证了中科宇航“力鸿”系列飞行器作为低成本、高灵活微重力实验平台的能力，验证了返回式载荷舱高可靠伞系气动减速技术、飞行器子级返回精确落点控制等技术，展现了我国在亚轨道回收技术方面的突破。该飞行器飞行高度约120公里，目前可提供超过300秒的高品质微重力环境，并具备实验载荷完好回收功能。未来力“鸿一号”返回式载荷舱将升级为最长留轨时间不低于1年、重复使用次数不小于10次的轨道级太空制造航天器，适配在轨制造的高精度需求，支撑我国在轨制造及微重力物理、空间生命科学、空间材料科学等前沿科学实验。

力学研究所作为国家战略科技力量的中坚力量之一，在钱学森、郭永怀等先辈奠基的“工程科学”思想传统下，长期致力于太空前沿技术攻关。研究团队通过微重力落塔、失重飞机、亚轨道火箭和在轨平台等实验体系，逐步构建起太空金属制造的基础理论框架与工艺数据库。值得关注的是，力学研究所已与北京中科宇航技术有限公司开展深度合作，共同推进“可重构柔性在轨制造平台”的研发，目前已突破柔性舱体展开与在轨稳定控制等关键技术，为我国未来建设大型太空制造平台奠定了工程基础。

展望未来，力学所将进一步拓展太空制造的材料与工艺体系，发展多材料一体化集成制造能力，并依托可重复使用火箭平台推动常态化太空实验。同时着力推进“太空工厂”、在轨资源循环利用等创新方向，为我国载人登月、深空探测及未来超大型空间设施建设提供自主、智能的制造能力支撑。

本次任务获得中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项“微重力下金属增材制造成形机理与关键技术”资助。

来源：中国科学院力学研究所、中科宇航

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