中科院太空制造团队:努力探索建立“太空工厂”

  中新网北京6月8日电 (记者 孙自法)在中国,有这样一个年轻的团队,他们在地球上创新创业,目的是在太空中确立工厂,以服务空间站建设运营,助力人类未来深空探测旅程行稳致远。

中科院太空制造团队:努力探索建立“太空工厂” 太空制造团队成员展示此次新飞船试验义务乐成在轨制造的8件样品。 孙自法 摄

  一个月前,他们的实验装置随着中国新一代载人飞船试验船进入太空开展在轨验证,乐成实现立体光刻3D打印手艺对金属/陶瓷复合质料举行微米级精度太空制造的零的突破。

  他们是中国科学院空间应用工程与手艺中央的中科院太空制造手艺重点实验室团队,一群平均年龄不到35岁的年轻人,在年轻“掌门”王功研究员率领下,无所畏惧、敢想敢做,起劲追逐太空建厂的梦想。

中科院太空制造团队:努力探索建立“太空工厂” 王功(右)与太空制造团队成员在实验室交流。 孙自法 摄

  让立体光刻3D打印在太空成为可能

  王功克日接受记者专访时先容说,2015年,中科院太空制造团队最先谋划第一次微重力3D打印实验,为实现高精度太空制造目的,团队提出并挑战国际偕行以为不可能的手艺门路——行使立体光刻在太空举行3D打印。

  立体光刻3D打印原理很简单,就是用光触发质料发生光聚合反应举行固化,“有点像女生涂指甲油”,但其主要原质料是液体,而液体在微重力环境中异常容易自由飘散,该工艺也因此被普遍以为不太可能在微重力环境下使用。

  太空制造团队则坚信能把这种不可能酿成可能,他们针对太空立体光刻3D打印所需特殊液态质料及其控制设施举行科研攻关,选择把纳米以及亚微米级的金属和陶瓷的粉末添加到光敏树脂溶液内里,“一遍遍制备想要的质料,这个事情我们前后做了两年”。

  经由大量试验,团队最终研发出可在太空环境中实现立体光刻3D打印的陶瓷/金属复合质料,它的特点是在没有外力施加的情况下看上去就像一个固体,纵然360度旋转,也不发生任何流动,一旦有剪切力泛起,其局部会发生一个流变特征转变,很容易受控铺平和光刻赋形。

  2018年,太空制造团队在失重飞机上对新质料及专门研制的立体光刻装备举行实验,“实验证实我们的思绪是可行的,这也是中国团队第一次在太空制造这个领域提出而且验证了自己的想法。”王功说。

中科院太空制造团队:努力探索建立“太空工厂” 王功(右二)与太空制造团队成员在办公室复盘介入新飞船义务项目的历程。 孙自法 摄

  新飞船试验在轨精致制造出8件样品

  立体光刻3D打印新质料新工艺通过失重飞机验证后,还需要在真正的太空环境中进一步验证。

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”中国法学会体育法学研究会常务副会长于善旭说,无论是社会公共利益,还是个人长远利益,都需要国家用法律来协调这种风险关系。陈思审理过少有的一起学校无过错的案件,是两名学生周末在校内自发组织的篮球赛中受伤。

  机遇说来就来。2019年7月,中科院太空制造团队接到中国新一代载人飞船试验船搭载在轨精致成型实验义务。从接到义务到交付装备只有短短5个月时间,年轻团队战胜重重困难,高质高效完成新飞船搭载实验装置的设计、生产、组装、测试等关键环节,稀奇是在疫情初期的春节时代,团队科研人员还赶往海南开展发射前装备调试事情,保障实验义务顺遂实行。

  机遇属于有准备的人。中科院太空制造团队为新飞船义务研制“在轨精致成型实验装置”,创新接纳立体光刻3D打印手艺对金属/陶瓷复合质料举行微米级精度的在轨制造,以进一步提升制造精度、扩大可用于太空制造的质料谱系。

  王功示意,团队选择立体光刻来开展太空3D打印,主要思量在轨制造精度和兼顾更多质料系统,精度是第一目的,需要为航天员提供一次成型、可以直接使用的物品;质料方面关注扩展性和兼容性,立体光刻3D打印工艺能笼罩的质料类型异常多,包罗陶瓷质料、陶瓷/金属复合质料、稀土质料,以及未来在月球上可能就地取材用到的月壤质料。

  这次新飞船在轨运行的科学实验义务中,“在轨精致成型实验装置”通过立体光刻3D打印,乐成精致制造出微缩版的国旗、中科院院徽、中国载人航天工程标识、三维支架等8件样品。

  王功指出,新飞船搭载在轨实验,现实上相当于太空制造团队的一次总结汇报和现实在轨验证,“它不是在半年内的突发奇想,而是5年来研究攻关功效的体现”。

  为中国空间站提供更好太空制造服务

  王功强调,包罗立体光刻在内的太空3D打印,只是太空制造的一个工艺门路,未来的制造方式另有许多种。其团队同步也在研发其他太空制造工艺门路,每一种制造工艺都有其优势和局限性,这取决于未来航天义务的需求。这次太空立体光刻3D打印在新飞船义务中的乐成验证,“对团队来说,意味着新的最先。”

  他透露,针对未来航天应用义务,太空制造团队下一步的设计,一是进一步完善此次在轨乐成制造的立体光刻3D打印工艺;二是中国空间站未来两三年即将建成,团队将研发一些针对性手艺,希望为空间站建设运营提供更好的在轨制造服务。

  同时,这次经太空实证乐成的立体光刻3D打印工艺,具有功耗低、装备轻、精度高等手艺优势,着眼于中国航天未来载人探月、登月等长远生长规划结构的义务需求,“我们团队也希望尽一份自己气力”。

  王功还稀奇指出,虽然太空制造的目的是服务太空流动,但其应用堪称“顶天立地”,服务地面需求方面,太空制造团队已面向医疗、能源、海洋等领域举行许多前期应用开发,后续会连系国民经济建设需求推广应用,缔造更多社会效益和经济价值。

  “太空制造的基本目的是提升人类在地外的流动和生存能力。”王功以为,太空制造未来生长可分为“小型零部件制造”“大型空间装置制造及在轨组装”“探测月球、火星等地外深空环境中更综合的制造流动”三个阶段,“我们现在还处于第一阶段,也许只解锁了这个阶段10%的事情,另有大量的事情需要我们去做”。

  他示意,太空制造才刚刚最先,“我们的下一代,也许他们真的能够实现到太空中去建工厂的想法”。(完)

【编辑:白嘉懿】

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