《INTERNATIONAL JOURNAL OF MACHINE TOOLS & MANUFACTURE》：Additive manufacturing in space
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摘要深空探测、载人航天飞行和地球观测等大型航空航天项目对大规模、长使用寿命和功能集成的空间设备提出了严格要求。大型空间组件的在轨增材制造提供了一种有前景的途径，可克服当前发射方式的载荷和整流罩包络限制，并增强未来空间系统的在轨服务能力。本文旨在阐明空间极端力/热/辐射环境对材
摘要
深空探测、载人航天飞行和地球观测等大型航空航天项目对大规模、长使用寿命和功能集成的空间设备提出了严格要求。大型空间组件的在轨增材制造提供了一种有前景的途径，可克服当前发射方式的载荷和整流罩包络限制，并增强未来空间系统的在轨服务能力。本文旨在阐明空间极端力/热/辐射环境对材料/结构/工艺的影响及其利弊，并突破在轨增材制造大型组件过程中的结构/性能控制和集成验证——这是当前空间增材制造面临的核心科学、技术和工程应用挑战。本文试图探索与空间增材制造相关的以下科学问题，包括建立大型空间组件的材料-结构一体化设计与制造理论，构建在轨增材制造的原理与方法，以及建立空间增材制造的地面模拟和等效验证方法。这些研究对于探索空间制造的无尽科学前沿和增强航空航天制造能力具有战略意义。
章节片段
为什么太空制造是一个新兴的科学技术前沿？
探索浩瀚的宇宙是人类数千年飞行梦想的不息追求。探索太空对于扩展人类认知和推动重大技术进步具有重要意义。航天工业是国家科技战略的重要组成部分，代表着科学和工业发展的前沿。太空制造技术作为支撑航天工程的关键基石，是一个高度……
"凡事都有两面性"：空间环境的约束与赋能
基于我们自身从地球的视角，空间环境被定义为地球大气层以外的区域。由于航天器是人类空间活动和宇宙探索的主要工具，空间环境也被视为航天学的一个分支，涉及可能影响航天器运行、宇航员健康以及任何生物在太空飞行期间的生存状况的空间条件。物理和化学特性……
科学技术挑战
基于第1节"背景与动机"和第2节"对特征和优势的新认识"所建立的研究范围和独特制造特征，主要科学技术挑战根据制造链的三个连续阶段进行组织。第3.1节讨论设计阶段的挑战，即将任务需求转化为材料选择、结构配置、工艺约束和预测模型。第3.2节……
未来研究方向与展望
研究路线图被构建为一个相互连接的层次结构，而不是一组独立的主题。第4.1–4.3节将第3.1–3.3节中确定的三个科学挑战转化为相应的研究任务，涵盖一体化设计、结构-性能调控以及基于设备和传感的工艺控制。第4.4节为这些研究任务提供了一个横断面的地面模拟和地-空等效评估框架。第4.5节进一步……
总结
本文得出以下主要结论和研究优先事项：
- (1)
全球重大空间科学技术项目，如载人航天飞行和深空探测，正在对空间系统提出越来越严格的要求，推动其向更大规模、更长使用寿命和更高功能集成方向发展。目前，空间组件主要在地面制造，这限制了其尺寸和结构配置。此外，空间发射……
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到了基础学科与交叉学科突破计划（中国教育部，项目编号：JYB2025XDXM205）以及国家自然科学基金（项目编号：52225503）的资助。
顾东栋
南京航空航天大学（NUAA）材料科学与技术学院高性能零部件激光增材制造江苏省工程技术研究中心，南京，210016，中国
