在人類探索宇宙的征程中,太空建設(shè)一直面臨著一個巨大難題:從地球運輸建筑材料的成本高得驚人。目前,將1公斤物資送上月球的成本,幾乎等同于甚至超過了黃金的價格。若要依靠從地球運送磚頭、鋼筋等材料去月球建造基地,即便是經(jīng)濟實力雄厚的國家也難以承受如此巨大的開支。
然而,這一長期困擾人類太空建設(shè)的“運輸魔咒”,在2026年初被一項重大突破打破。1月22日,中科院力學研究所公布了一項具有里程碑意義的實驗成果:“力鴻一號”火箭在亞軌道環(huán)境下,成功完成了金屬3D打印,并將打印樣品安全帶回地球。這一成果并非普通的塑料打印,而是真正意義上的金屬冶煉。
在太空進行金屬加工,其難度遠超地面。在地球上,由于重力的作用,金屬液能夠自然地鋪平;但在微重力環(huán)境下,熔融金屬的表面張力會失去控制,液態(tài)金屬會像荷葉上的水珠一樣聚成球狀,根本無法成型,這種現(xiàn)象在材料學上被稱為“球化現(xiàn)象”,幾十年來一直困擾著科學家。
此次實驗的另一個關(guān)鍵亮點在于樣品的成功回收。樣品沒有成為太空垃圾,而是跟隨返回艙穿越黑障,順利落回地面。為什么要強調(diào)回收呢?因為只有將樣品帶回地球?qū)嶒炇遥M行拉伸、疲勞、金相分析等一系列測試,才能證明在太空制造的金屬質(zhì)量是否可靠。
這一突破意味著“原位制造”(ISRU)從科幻設(shè)想邁向了工程現(xiàn)實。可以想象未來的月球施工場景:不再是一群工人搬運磚塊,而是一群配備太陽能板和3D打印機械臂的機器人。它們抵達月球后,無需從地球運輸建筑材料,只需直接采集月球上的月壤(月壤富含鐵、鋁、鈦等元素),經(jīng)過高溫熔融后,像蠶吐絲一樣,逐步“吐”出基地的框架。
中科院力學研究所給出的測算數(shù)據(jù)顯示,這種太空制造方式的成本能夠壓縮到地面運輸成本的四分之一。這不僅是技術(shù)層面的突破,更是經(jīng)濟層面的重大變革。當太空制造的成本低于運輸成本時,人類的太空活動將從“探險模式”全面轉(zhuǎn)向“基建模式”。
這一重大成果的背后,是中科院力學所科研團隊的努力。這支團隊有著深厚的錢學森工程控制論背景,注重“閉環(huán)”研究。選擇在亞軌道飛行進行實驗,是為了以最小的代價驗證最核心的技術(shù)——微重力下的金屬成型工藝和熱控制。這種方式既避免了入軌所需的高昂成本,又能獲取真實的太空環(huán)境數(shù)據(jù)。
長期以來,許多人認為航天領(lǐng)域是大國之間的競爭,比拼的是誰飛得更遠。但實際上,未來六十年的航天競爭,關(guān)鍵在于“生存能力”,即誰能在外星實現(xiàn)就地取材、自給自足,誰就能真正扎根。如今,當NASA和歐洲航天局還在地面模擬環(huán)境中苦苦探索時,中國已經(jīng)在真實的太空環(huán)境中成功制造出了第一塊“太空磚”,為人類在月球乃至更廣闊宇宙空間的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。











