編者：中噴網(wǎng) 墨宸

近日，中國科學院宣布一項重大航天技術(shù)突破：搭載于中科宇航“力鴻一號”遙一飛行器的微重力激光增材制造載荷，于1月12日在亞軌道飛行任務(wù)中成功完成太空金屬3D打印實驗。這是我國首次基于火箭平臺實施的太空金屬增材制造返回式科學實驗，標志著中國金屬增材制造技術(shù)正式從“地面研究”邁入“空間工程驗證”新階段，整體技術(shù)能力躋身世界領(lǐng)先水平。

本次實驗的圓滿成功，離不開產(chǎn)學研力量的協(xié)同攻關(guān)。據(jù)了解，可回收科學載荷由中國科學院力學研究所自主研制，搭載中科宇航研發(fā)的“力鴻一號”遙一飛行器，從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。當飛行器攀升至約120公里高度、穿越卡門線進入太空后，微重力激光增材制造設(shè)備在超過300秒的穩(wěn)定微重力環(huán)境中，自主完成了金屬部件的打印作業(yè)。1月12日，載荷艙經(jīng)傘降系統(tǒng)平穩(wěn)著陸回收，完整帶回了太空打印的金屬構(gòu)件及全過程實驗數(shù)據(jù)，為技術(shù)迭代積累了寶貴素材。

太空環(huán)境的特殊性，讓此次實驗面臨多重世界級技術(shù)難題。微重力條件下材料難以穩(wěn)定輸運與成形、全流程需實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控、載荷與火箭需達成高可靠協(xié)同，這些瓶頸長期制約著太空增材制造技術(shù)的發(fā)展。中科院力學所團隊通過精準設(shè)計與反復(fù)驗證，成功攻克上述核心挑戰(zhàn)，不僅獲取了熔池動態(tài)特征、物料輸運、凝固行為等關(guān)鍵過程數(shù)據(jù)，還驗證了太空打印金屬件的成形精度與力學性能，為后續(xù)在軌制造技術(shù)突破奠定了堅實基礎(chǔ)。

這項技術(shù)突破具有深遠的戰(zhàn)略意義與應(yīng)用價值。載荷研制團隊負責人姜恒研究員指出，掌握太空金屬3D打印技術(shù)，能顯著提升航天器在軌維護與擴展的自主性，大幅降低對地面補給的依賴，突破傳統(tǒng)火箭發(fā)射的尺寸與產(chǎn)能限制，推動航天器從“地造天用”向“天造天用”乃至“天造地用”轉(zhuǎn)變，為深空探測、空間站擴建及月面基地建設(shè)等任務(wù)提供核心支撐。在商業(yè)航天領(lǐng)域，該技術(shù)已展現(xiàn)出強大潛力——中國航天科工集團已利用3D打印技術(shù)提升氣體舵生產(chǎn)效率，藍箭航天、深藍航天等企業(yè)也將其應(yīng)用于火箭發(fā)動機制造，深藍航天發(fā)動機推力室85%以上零部件采用3D打印技術(shù)，大幅降低成本并提升性能。

作為本次任務(wù)的搭載平臺，“力鴻一號”飛行器的表現(xiàn)同樣亮眼。該平臺具備發(fā)射成本低、靈活性高、載荷可回收等優(yōu)勢，此次任務(wù)不僅驗證了返回式載荷艙傘系氣動減速、子級返回精確落點控制等關(guān)鍵技術(shù)，更凸顯了其作為微重力實驗平臺的可靠能力。“力鴻一號”遙一副總設(shè)計師王迎成表示，目前正開展廣泛測試，計劃為航天器加裝乘員生命維持系統(tǒng)和高可靠性逃生技術(shù)，未來其返回式載荷艙將升級為最長留軌時間不低于1年、可重復(fù)使用不少于10次的軌道級太空制造航天器，適配更高精度的在軌制造需求。

從行業(yè)發(fā)展視角看，太空金屬3D打印技術(shù)正成為航天領(lǐng)域的競爭焦點。當前，機構(gòu)普遍看好3D打印成為商業(yè)航天最終加工解決方案，國金證券分析認為，該技術(shù)能實現(xiàn)功能集成與輕量化，在航天領(lǐng)域的優(yōu)勢無可替代，方正證券則預(yù)測其可使火箭發(fā)動機等復(fù)雜部件成本降低1/5至1/3。我國此次突破，不僅填補了國內(nèi)太空金屬打印的技術(shù)空白，更在國際競爭中占據(jù)有利位置，對比NASA、SpaceX的技術(shù)路線，我國已形成多元技術(shù)支撐的發(fā)展格局，未來滲透率提升空間廣闊。

放眼未來，中科院力學所將與中科宇航深化合作，推進“可重構(gòu)柔性在軌制造平臺”研制，拓展多材料一體化集成制造能力，依托可重復(fù)使用火箭平臺推動常態(tài)化太空實驗。隨著技術(shù)不斷成熟，太空工廠、在軌資源循環(huán)利用等創(chuàng)新方向?qū)⒅鸩铰涞?，為我國載人登月、深空探測及超大型空間設(shè)施建設(shè)提供自主智能的制造支撐，書寫中國航天高質(zhì)量發(fā)展的新篇章。

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