雙向奔赴的浪漫！航天器太空自造零件，中國深空探索不再孤單！

1月，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的戈壁灘上空，一個返回艙在降落傘的輔助下緩緩落地。這個看似普通的回收場景，標志著中國在空間制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一次關(guān)鍵技術(shù)突破：國內(nèi)首次太空金屬3D打印實驗取得成功，完整的金屬構(gòu)件和全部實驗數(shù)據(jù)安全返回地球。

這次任務(wù)搭載的是中國科學院力學研究所自主研制的微重力金屬增材制造載荷，飛行平臺則是中科宇航開發(fā)的力鴻一號遙一亞軌道飛行器。這款商業(yè)可重復使用航天器將載荷送至約120公里的高度，短暫穿越卡門線進入太空邊緣，在微重力環(huán)境中完成了金屬零部件的自主制造。從技術(shù)突破的角度看，這標志著中國太空金屬增材制造正式從"地面研究"邁入"太空工程驗證"新階段。

在太空中打印金屬，聽起來像科幻小說情節(jié)，實際操作難度卻遠超地面制造。失去了重力這個"隱形助手"，材料輸送、熔池動態(tài)控制、凝固成形等每個環(huán)節(jié)都變得復雜異常。

中科院力學所的研究團隊需要解決一系列核心挑戰(zhàn)。在微重力條件下，金屬粉末或絲材不會像地面那樣自然下落，如何穩(wěn)定輸送材料成為首要問題。熔池的流動行為在失重環(huán)境中完全改變，表面張力成為主導力量，這要求重新設(shè)計溫度場控制策略。此外，整個打印過程必須實現(xiàn)閉環(huán)自主控制，載荷系統(tǒng)還需要與運載火箭高度協(xié)調(diào)配合，確保飛行過程中的可靠性。

返回式設(shè)計為這次實驗增添了獨特價值。載荷艙安全著陸后，科研人員得以獲取第一手數(shù)據(jù)：熔池在微重力下的動態(tài)特性、材料輸送的實際表現(xiàn)、凝固過程的微觀結(jié)構(gòu)變化，以及最終打印部件的幾何精度和力學性能。這些數(shù)據(jù)對于推進后續(xù)技術(shù)迭代至關(guān)重要。

力鴻一號飛行器的成功應(yīng)用，展示了商業(yè)航天平臺在科學實驗中的獨特優(yōu)勢。這款由中科宇航研制的亞軌道飛行器，以低成本、高靈活性著稱，能夠提供短時微重力環(huán)境，非常適合進行技術(shù)驗證實驗。

除了金屬3D打印設(shè)備，此次任務(wù)還搭載了南陽月季種子進行太空誘變育種實驗。這種"拼車"模式充分利用了載荷空間，降低了單項實驗成本。副總設(shè)計師王迎成透露，團隊正在進行大量測試，計劃加裝乘員生命保障系統(tǒng)和高可靠性逃生技術(shù)，未來不僅服務(wù)于低成本科學實驗，還將開拓商業(yè)太空旅游市場。

值得注意的是，國際上的太空金屬3D打印技術(shù)探索已經(jīng)展開多年。歐洲航天局在2024年初將首臺金屬3D打印機送上國際空間站，并在同年8月成功打印出第一個金屬部件。美國宇航局也在國際空間站上開展了多項增材制造技術(shù)驗證。中國此次實驗的獨特之處在于采用了返回式平臺進行亞軌道驗證，這種模式可以快速獲取實驗樣品和數(shù)據(jù)，迭代周期更短。

中科院在聲明中表示，這一突破將大力推動中國航天制造技術(shù)發(fā)展，成為未來太空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵推動力。設(shè)想一下，如果航天器能夠在軌道上直接制造或修復零部件，將大幅降低對地面補給的依賴，延長航天器使用壽命，甚至支持更遠距離的深空探索任務(wù)。

從技術(shù)驗證到工程應(yīng)用，中間還有不少路要走。但這次成功的首飛實驗，無疑為中國空間制造能力的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。隨著可重復使用航天器技術(shù)的成熟和商業(yè)航天生態(tài)的完善，太空制造從科研探索走向?qū)嶋H應(yīng)用的步伐正在加快。