太空3D打印技术成功在轨验证金属制造能力

来源：科技日报

记者 陆成宽

太空制造，这一曾被视为科幻的场景正加速成为现实。近日，中国科学院力学研究所与微小卫星创新研究院联合团队，依托轻舟试验飞船平台，成功实现了太空金属增材制造技术的在轨演示验证。此次突破性试验不仅完成了关键技术验证，更标志着我国已系统掌握太空金属3D打印的核心能力，为未来航天任务模式创新开辟了全新路径。

太空金属增材制造，即在太空微重力环境下实施金属3D打印。然而，太空环境与地面截然不同，微重力带来一系列独特挑战：金属熔滴如何稳定过渡？液态金属形成的“液桥”如何保持平衡？熔池动态与成形机理有何变化？这些都需要重新探索的基础科学问题。

从工程实现层面看，难度更为严峻。载荷必须高度轻量化以节约发射成本，同时耐受火箭发射阶段的剧烈力学冲击。进入轨道后，需与航天器平台实现能源、数据、指令的无缝对接，并具备高可靠自主运行能力。整个过程必须确保绝对安全，避免对在轨飞行器构成任何风险。正因技术门槛极高，太空制造已成为全球航天领域竞相布局的战略高地。

本次验证任务如何实现？核心制造载荷由中国科学院力学研究所研制，而载荷集成、遥测遥控与任务保障则由微小卫星创新研究院负责。在轨期间，地面指令触发后，载荷自主启动，采用激光熔丝增材制造工艺，成功完成金属材料的熔融沉积成形。全过程运行稳定可靠，并验证了多次远程启停控制功能，为后续复杂太空制造任务奠定了坚实技术基础。

此次任务堪称一次全方位的“太空大考”，重点验证了四大关键能力：载荷与飞船平台兼容性、制造流程全自动化执行、关键数据与图像实时下传、以及空间特殊环境下金属成形工艺可行性。每一项验证通过，都意味着我国向建设“太空工厂”的目标迈出实质性一步。

成果背后是长期的技术积淀与协同创新。力学研究所团队在微重力科学、太空制造机理与工艺装备领域持续攻关，与微小卫星创新研究院紧密合作，共同构建了基于货运飞船平台的太空制造验证技术体系。本次任务不仅验证了技术原理，更突出了系统集成与工程实践能力，表明我国已具备利用现有货运飞船开展常态化太空制造技术验证的工程条件。

展望未来，太空制造技术将深刻变革航天发展模式，推动从“携带全部物资上天”的传统方式，向“按需在轨制造”的灵活范式转型。无论是空间站在轨维修与备件制造、大型结构件修复，还是深空探测任务的自主保障，太空制造都将发挥不可替代的作用。

这仅是一个崭新开端。据悉，联合团队后续将汇聚多方优势力量，计划在更长时间、更复杂空间环境下开展深化验证，致力于构建我国自主的太空制造技术标准体系与成熟工程能力，推动该技术从“演示验证”阶段迈向“天造天用”的实际应用阶段，为航天强国建设与太空经济发展注入强劲技术动能。

（中国科学院力学所供图）