5月5日, 长征五号B（以下简称“长五B”）遥一运载火箭在海南文昌航天发射场将我国新一代载人飞船试验船成功送入预定轨道。在本次任务中，由中国科学院牵头负责的空间应用系统在新飞船试验船安排了在轨精细成型实验、材料摩擦行为实验、微重力测量试验等三项科学实（试）验，为未来我国空间站建设运营以及走向更遥远的深空，进行前瞻科学研究和技术验证。船上还搭载了一台“3D打印机”，这是我国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
根据央视新闻，自新一代载人飞船试验船返回舱回到北京以来，技术人员对返回舱的各系统状态进行了全面检测。目前飞船黑匣子已取出，技术人员已经采集并分析了黑匣子当中的大量数据，为我国新一代载人飞船的后续研制及关键技术攻关提供了重要支持。新一代载人飞船试验船作为一次“试验”任务，其主要目的开展高速再入热防护、高精度再入控制、大载重回收着陆等关键技术飞行试验验证，获取飞行全过程参数，积累飞行试验数据。
在新一代载人飞船试验船上搭载的“复合材料空间3D打印系统”，在轨飞行期间完成了我国首次太空3D打印试验。目前打印机以及打印样件都已被取出。本期，让我们跟随央视新闻，了解这次太空3D打印试验取得的技术突破与意义。
我国首次太空3D打印样件公开
带动大型航天器在轨制造能力
根据央视新闻，此次我国太空3D打印试验实现了多项技术突破，在国际上首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印。工作全流程实现了无人照料、自主控制，并验证了在微重力环境下复合材料3D打印成型机理。为了让太空3D打印样件能够完好归来，科研人员也采取了特殊方法。
航天科技集团五院529厂复合材料空间3D打印系统总体副主任工艺师 陈怡：由于没有重力的影响，材料不会直接地落到基板上。那么为了保证在微重力环境下，材料也能贴合着我们的基板进行前行。我们在这里采用了一种特殊的薄膜材料，实现了它与复合材料界面的一个很好的粘接，即使它经历了返回巨大地冲击的作用下，这个样件和基板还是粘接得非常的牢固。
据介绍，科研人员后续将对在轨打印样件和地面打印样件进行对比分析，开展各项性能测试，考察微重力环境对复合材料性能的影响，全面评估太空3D打印的成型质量。
航天科技集团五院529厂复合材料空间3D打印系统总体副主任工艺师 陈怡：在太空完成3D打印，实际上是实现在太空制造的一个能力，我们率先使用的是一种连续纤维增强复合材料，核心就是因为复合材料是咱们航天器的主要承力结构（材料），我们希望通过它来带动我们大型航天器在轨制造能力的体现。
3D科学谷Review
关于连续纤维增强复合材料对于在轨制造的意义，以及这次太空3D打印实验的意义，3D科学谷曾进行过分享。据了解，连续纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料，密度低、强度高，开展复合材料空间3D打印技术研究，对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造，具有重要意义。
航天科技集团五院529厂复合材料空间3D打印系统负责人 祁俊峰表示：第一个目标就是要支持空间站的在轨长期有人照料的运行和维护。第二个目标是支持我们空间站在轨扩建。
根据环球时报，在人类探索太空过程中，设备和材料的“补给线问题”，一直阻碍着人们飞向更远空间。随着太空3D打印技术快速发展，实现航天器零部件的“自给自足”正在成为可能。
根据环球时报，载人航天器在轨飞行时，会受到地球引力之外多种作用力的干扰，如大气阻力、太阳辐射光压、重力梯度效应、轨道机动、姿态控制、设备运转和乘员活动等，从而达不到完全“失重”状态，而是一种“微重力”环境。“微重力”是对“失重”的偏离，其大小可以通过航天器所受干扰力的加速度值来度量。为了掌握并消除各种干扰对航天器内科学实验载荷影响，为科学实验提供所需高微重力水平实验环境，首先需要准确测量科学实验载荷微重力水平。由中科院空间应用中心联合华中科技大学，中国航天科工集团三院三十三所研制的“微重力测量实验装置”将多种类型的微振动加速度传感器集成在同一台设备中进行加速度测量能力的比对测试与在轨验证，也是国内高精度微机电系统静电悬浮加速度计的首次在轨飞行，将为我国空间站时期开展高灵敏度微重力测量技术与高微重力隔振控制技术提前进行技术验证与技术储备。
据报道，我国载人航天工程按“三步走”发展战略实施：第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
按照“三步走”发展战略，先后有三型长征火箭参与其中，执行了多项发射任务。分别是成功率100%、有着“神箭”美誉的长征二号F火箭；有货运飞船“专属列车”之称的长征七号火箭；以及此次成功发射的“胖五”家族新成员，空间站建设的核心骨干，长征五号B火箭。未来载人航天长征“三勇士”将携手合作，分别承担起我国空间站舱段、载人飞船、货运飞船的发射任务。
白皮书下载，加入3D科学谷产业链QQ群：529965687
网站投稿请发送至2509957133@qq.com
欢迎转载，长期转载授权请留言
