
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,由中国科学院力学研究所(以下简称“力学所”)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。


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