姜 恒

姜恒近照，AI修飾生成素描畫(huà)

2026年1月12日，我所在的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的微重力金屬增材制造實(shí)驗(yàn)載荷，搭載中科宇航力鴻一號(hào)飛行器，在太空中順利完成金屬增材制造(即3D打印)實(shí)驗(yàn)并回收。這標(biāo)志著我國(guó)太空金屬制造技術(shù)正式邁入“太空工程驗(yàn)證”新階段。

想要在太空實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的3D打印難度超乎想象。

首先，在太空微重力環(huán)境下，金屬熔池和液滴成形控制難度極大，如同“用勺子盛太空中的水”，稍有不慎便會(huì)“灑落”。此外，這次實(shí)驗(yàn)無(wú)人工干預(yù)，完全依靠設(shè)備自主運(yùn)行。為此，我和團(tuán)隊(duì)成員研發(fā)了高精度自適應(yīng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔融金屬沉積與凝固過(guò)程的穩(wěn)定控制。

火箭發(fā)射階段的劇烈振動(dòng)、沖擊，以及太空極端溫度變化與輻射環(huán)境下，如何保證精密載荷的可靠性，是我們面臨的又一大難關(guān)。隨火箭上天的實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部設(shè)備凈重僅約50公斤，體積小于115升，卻高度集成了激光打印、閉環(huán)控制、能源供應(yīng)等多個(gè)系統(tǒng)，相當(dāng)于將一座“微型制造實(shí)驗(yàn)室”裝入載荷艙。

我們采用“發(fā)射—太空打印—返回”的短周期方案。火箭進(jìn)入太空后，載荷立即開(kāi)展工作，任務(wù)完成后迅速返回地面。這種高效靈活的方式，能夠顯著降低成本，為未來(lái)開(kāi)展常態(tài)化太空制造開(kāi)拓了新途徑。

為模擬真實(shí)太空環(huán)境，我們利用落塔開(kāi)展了大量自由落體實(shí)驗(yàn)；為抵御發(fā)射振動(dòng)，所有部件均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的地面振動(dòng)考核；發(fā)射前夕，團(tuán)隊(duì)連續(xù)多日?qǐng)?jiān)守現(xiàn)場(chǎng)……當(dāng)遙測(cè)數(shù)據(jù)傳回，確認(rèn)太空打印的金屬構(gòu)件完整成型時(shí)，全體成員無(wú)比激動(dòng)和振奮。下一步，我們將對(duì)回收樣品與飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，持續(xù)優(yōu)化技術(shù)，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；諔?yīng)用奠定基礎(chǔ)。

有人會(huì)問(wèn)：在太空進(jìn)行3D打印究竟有何意義？

從航天領(lǐng)域來(lái)看，無(wú)論是太空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還是深空探測(cè)，都離不開(kāi)大量金屬構(gòu)件。有了太空金屬3D打印技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)原位制造、快速維修，極大提升太空任務(wù)的自主性與靈活性。

相關(guān)技術(shù)還可推動(dòng)太空旅游等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)反哺地面高端制造，提升工業(yè)水平與產(chǎn)品品質(zhì)。更重要的是，這一成就展現(xiàn)了我國(guó)在太空科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)力，為人類(lèi)探索宇宙貢獻(xiàn)了中國(guó)智慧。

不妨?xí)诚胍幌?，也許未來(lái)某天，我們?cè)谔罩械墓ぞ吆途S修設(shè)備，都是由這一3D打印技術(shù)制造——而這一切的起點(diǎn)，或許正是那個(gè)從太空歸來(lái)的金屬構(gòu)件。

(作者為中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、微重力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，本報(bào)記者吳月輝采訪整理)

《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2026年03月02日 19 版)