从“地造天用”到“天工开物”，中国太空制造迈出关键一步

作者：Robin ǀ 环境咨询工程师

据中科院网站2026年1月23日报道，由中科院力学所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，首次实现了太空金属3D打印。

来源：中国科学院网站

该实验载荷搭乘“力鸿一号”飞行器，穿越了地球与太空的边界，攀升至约120公里高度，在预定轨道启动。一道高能束流将金属原材料精确熔化，依据设定的程序逐层堆积，最终在微重力环境下“打印”出一个完整的金属构件。实现了我国在该领域从零到一的突破。

将一台3D打印机从地面搬到天上，其难度远超想象，这实际上是一次严酷的系统工程极限挑战，标志着我国太空金属增材制造正式从“地面研究”迈入“太空工程验证”阶段。

太空是一个极端严苛的考场。失重环境让地面上很多习以为常的物理规则失效。在地面，熔化的金属液滴可以靠重力平稳沉积；而在太空，表面张力成为主宰。必须攻克微重力条件下金属物料的稳定输送与精确成形、制造全过程的全闭环精准调控，以及实验载荷与火箭平台之间毫秒不差的高可靠性协同等一系列尖端难题，方能实现“天工开物”。这是为一场航天制造模式的根本性革命，奠定了第一块基石。

传统航天模式深受火箭运力的制约。航天器的尺寸、设计乃至寿命，都必须在发射前完全确定。一旦在轨部件损坏，往往意味着整颗卫星提前退役；建造大型空间设施，则需要代价高昂的多次发射和复杂危险的在轨组装。

太空制造，正是打开这道枷锁的钥匙。掌握这一技术，将推动航天器制造模式从传统的“地造天用”，向革命性的“天造天用”乃至“天造地用”转变。未来执行深空探测任务的航天器，可以只携带标准化的金属原材料或粉末上天，需要时直接在太空按需制造零件、组建结构，甚至制造大型设备。这不仅极大提升了在轨维护、升级的自主性和灵活性，降低对地面补给的依赖，更能从根本上突破火箭整流罩对货物尺寸与重量的极限约束。

因此，太空制造早已被世界主要航天国家视为决定未来空间优势的战略制高点，并展开了一场静默而激烈的竞赛。

美国国防高级研究计划局（DARPA）的“太空制造”计划已进入新阶段，其目标直指突破火箭运力限制，实现大型空间结构在轨制造。美国国家航空航天局“地外原位资源利用”计划的目标更为宏大，要利用月球或火星的本地资源，支撑地外基地的可持续发展。

2025年，我国国家航天局印发的《推进商业航天高质量安全发展行动计划（2025—2027年）》中，明确将“太空制造”列为商业航天应重点攻关的新领域之一。此次实验的成功，在我看来，是我国在“太空制造”这场战略竞赛中，扎扎实实迈出的关键一步。

在本次实验成功的基础上，我国的研究团队正着手推进下一代“可重构柔性在轨制造平台”的研发。这个平台或将成为一个 “太空工厂”原型，能够长期留轨，更灵活地执行制造任务。未来在近地轨道上，平台可以为卫星提供“上门维修”和“硬件升级”服务，极大延长航天器寿命。未来的月球基地，部分结构件不再需要从数十万公里之外的地球运去，而是由“太空造物机”直接利用月壤熔化打印而成。

全球太空竞争的焦点，正从抢占轨道与频谱资源，悄然转向构建在轨制造与生产能力。中国首次在太空微重力环境下成功实现金属增材制造，为未来深空探索的自主可持续运行，奠定了一块关键的基石。

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