中国在太空完成金属3D打印实验，技术新突破

金色港湾讯 2026-04-27 文末可点击分享

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在距离地球六百公里那样的轨道之上，有一台机器正进行不会出声的工作。它不存在轰鸣的情况，也没有震动这类状况发生，仅仅只有一束激光精确无误地熔化着金属丝。一层，接着两层，再到三层……有一个从来未曾在地面上付诸生产的金属部件，正在太空当中慢慢地形成形状。

这并非是科幻类电影，而是在2026年4月，真实于中国发生的故事，且是发生在“轻舟”试验飞船之上的。

从地面到太空的跨越

首都北京的中关村区域内，有中国科学院力学研究所的一间用来进行试验的屋子，屋子的墙面之上，挂满了各种各样以金属制成的零件的剖面图形。身为工程师的李明，眼睛注视着屏幕上呈现的数据流，他的手心，有略微出汗的情况。距离此处千里之遥的酒泉卫星发射中心那里，力箭二号遥一这个火箭，正笔直地站立在发射塔架之上，火箭的顶端，搭载着他们整个团队耗费十年时间所凝聚出来的成果，也就是一台用于太空金属增材制造方面的载荷装置。

“3，2，1，点火！”倒计时告终，火箭尾部猛地喷出橘红色的烈焰，大地剧烈震颤。李明紧紧咬住嘴唇，他心里知晓，真正的考量才恰才起始。火箭升空之际的强烈震动，作为此台精密设备的头一回“生死大考”。荷载内部的每个焊点、每颗螺丝，都必定要承受住数倍于地球重力的过载。

十分钟过后，飞船同火箭成功地分离开来，进而进入到预定的轨道之中。控制大厅里头响起了一阵掌声，然而李明却并没有鼓掌。他的目光紧紧地盯在屏幕之上的数据——载荷态势呈现正常状态，遥测信号稳定不变，所有传感器回传过来的数据均在绿色区间里头跳动着。

在失重中寻找平衡

在飞船进入轨道之后的第三个钟头，地面控制站点发出了首个指令，那指令是：“开启太空金属增材制造荷载。”于李明按下确认按键的那一刹那，处于距离地面600公里高高空的那一台器械亮起了指示灯光。

在微重力环境里，金属熔化的进程跟地面全然不一样。于地球上，熔融的金属液滴会因重力自然朝下掉落，从而形成稳定的熔池。然而在太空之中，失重致使液滴如同水珠那般四处飘荡。要是控制不妥当，飞溅的金属颗粒就有可能造成短路，甚至会损坏飞船设备。

在解决这个问题上，李明所在组耗费了足足三年时间。他们构思并打造了一套别具一格的激光熔丝系统，该系统中，激光束会精准地聚焦于金属丝的顶端，熔化之后的金属并非借助重力来流转，而是凭借着对于表面张力以及精密气流的把控，一层接着一层地沉积于基板之上。李明如此比方道，“这恰似在失重状况下用糖浆去书写毛笔字”，还补充说明，“力度要是多上一分便会四处飘散，少上一分又会粘贴不牢。”。

在监测屏幕之上，熔池的温度所呈现出的曲线，平稳得到仿佛像是充当直的线条一般。首个沉积层已然完成，第二个沉积层同样成功了。

自主运行的智慧

在轨道上运行的飞船，每隔90分钟就会环绕地球一圈，在此期间，飞船会屡次进入到测控盲区，也就是地面指令无法传递过去，设备状态也不能收回来。这就表明了，这台金属3D打印机一定要具备高度的自主运行能力。

一套嵌入式智能控制系统被搭载在载荷内部，它能够实时监测熔池温度，它能监测金属丝进给速度，它还能监测激光功率等32个参数。一旦某个参数偏离预设范围，系统会在毫秒级内自动进行调整，它无需等待地面发出的指令。

项目副总师王华在实验总结中写道，“这就像给机器装了一个自动驾驶仪”，并且声称“它不仅要会开车，还要在完全没有路标和交警的山路上开车”。实验过程中，载荷成功实现了两次遥控启动以及一次自主故障恢复，整个过程流畅得致使控制中心的值班员差点以为是模拟训练。

当第八层沉积结束的时候，李明最终展现出了笑容。那个逐渐形成的金属部件，是一款具备特殊结构的光学支架——这样复杂的结构于地面上得运用五道工序方可达成，然而在太空中，一台机器、一根金属丝、一束激光即可达成这样复杂结构所需之工序。

安全与可靠的生命线

中国在太空完成金属3D打印实验，技术新突破(图2)

于货运飞船之上开展金属增材制造，安全性乃是高悬于所有人之心头的一柄利剑。熔化金属所需为高温，而高温即意味着存在火灾风险；金属粉末亦或是飞溅物极有可能对飞船精密光学设备造成污染；电磁干扰还有可能会对飞船控制系统产生影响。

联合团队针对此设计了一套多重防护体系，整个制造过程被密封于一个特制的金属腔体内，该腔体内部持续通入惰性气体，这既能保护熔池不被氧化，又可防止任何颗粒物外泄，腔体外层包裹着隔热材料，其表面温度始终被控制在 40 摄氏度以下，这比一杯热咖啡还要凉。

第132次地面安全验证，是由质量安全负责人张敏，翻开她的实验记录本完成的，每次都要模拟飞船内最极端工况，在一次验证里，密封圈连续工作逾40小时后轻微老化，团队迅速更换材料方案，重新开展尽数测试。

恰是这般近乎偏执的安全把控，才行使得此次太空实验得以顺遂通过审批。飞船姿态进行调整之际，舱内金属打印机自动进入等候状态；姿态稳定之后，它又自行恢复工作。进行智能联动、实施互锁保护、完成应急断电……每一道防线都于实战当中经受住了检验。

从演示验证到天造天用

实验进行了72小时，在最后一个沉积层达成时，那个光学支架的准确程度抵达了设计所定目标指的是1.2倍，在微重力环境里制造的部件，有一些性能方面提出且给定的标准甚至比地面生产的产品表现得更好。

消息传回到国内，航天领域顿时为之所振奋。这意味着中国成为了世界之上少数几个掌握太空金属增材制造核心技术的国家当中的一个。在此之前，仅仅只有美国在国际空间站完成过与之类似的试验，然而中国进行的此次验证，在自主运行本领以及安全可靠程度这些方面展现出别样的优势。

力学研究所的实验室当中，年轻的研究员小陈正在对传回的熔池图像数据予以分析。他指向屏幕上的一帧画面点明，“你瞧这个熔滴过渡的形态”，其与地面实验的仿真结果基本完全相符。这表明团队构建的微重力金属熔融沉积理论模型是精准无误的。

其具备更大意义之处在于，此项技术为往后的深空探测开拓了想象范畴。不妨进行如此设想：当中国宇航员踏上月球或者火星之时，他们无需再去携带全部的备件以及工具，在那里仅需一台金属3D打印机，还有一卷金属丝，便能够于基地内里制造出所要用到的扳手、支架甚至是结构件，如此一来航天任务切实从“携带既定物品加以使用”转变成为了“依据需求进行制造获取”。