我国太空金属增材制造技术取得重大突破——首次在太空微重力下制造出完整金属构件

近日，由力学研究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