史上首次！3D打印“太空之眼”,宁波智造又“牛”上天了

长征四号丙遥五十七火箭在酒泉卫星发射中心点火升空。 图源 中国航天科技集团

 

据查，“3D打印碳化硅反射镜上天”未见相关报道。此次成功随卫星升空，实现了历史上首次用3D打印技术生产的碳化硅反射镜上天的重大突破，标志着我国用3D打印技术制造碳化硅能力跻身国际先进水平。
什么是3D打印碳化硅反射镜？以我们熟知的著名空间望远镜——哈勃望远镜为例，它实现了天文学家看清宇宙的梦想。人类通过一台望向地球的太空望远镜，即可看到地球上发生了什么，而3D打印碳化硅反射镜相当于“太空之眼”，就具有这样的功能。
“通过‘太空之眼’，人类探索太空、监测地球的能力极大增强。”伏尔肯董事长邬国平说，太空环境对太空望远镜材料是一个不小的考验，特别是望远镜的核心部件空间反射镜，要扛得住极为苛刻的环境。
卫星运载发射时的力学环境很不好，全程会震动和颠簸，相比于其他材料，碳化硅陶瓷不仅热变形系数低，刚度远超玻璃材料，而且重量很轻，目前是光学反射镜的主要材料，3D打印碳化硅反射镜用的就是陶瓷碳化硅材料。
“除此之外，3D打印碳化硅反射镜的光学加工和精密装调也很重要。”邬国平告诉记者，和普通的“眼球”不同，“太空之眼”的眼球口径达米级，而面形精度要求在几纳米的范围之内。
 

伏尔肯公司资料图

2011年，伏尔肯开始探索3D打印碳化硅，一步一个脚印，实现“从无到有”。2018年，伏尔肯开启了航空航天领域的3D打印碳化硅制品的研究。2019年，在北京空间机电研究所的信任和指导下，公司与该所签署了战略合作框架协议，承担起3D打印碳化硅卫星反射镜的研发和生产任务。
伏尔肯研发的这只“太空之眼”，是用时间一点点熬，用资金一笔笔烧出来的。邬国平向记者表示，因为没有经验可以借鉴，研发3D打印碳化硅反射镜的每个环节对于公司来说都充满挑战。
邬国平介绍，光学反射镜的口径越大，衍射效应越小，意味着光的汇聚能力越强，分辨率就越高。从全球范围来看，太空反射镜的口径发展趋势是越做越大，用3D打印的工艺技术可以充分发挥出可轻量化设计、交付时间短和成本低等优势。
 

伏尔肯公司资料图

通过11年的不懈努力，伏尔肯已将3D打印事业推向了产业化、市场化，不断打破国际垄断。公司开展了详尽的工艺试验和关键技术突破，不仅大大提升了高精尖设备的使用效率，还在部分技术指标上突破了设备的固有极限，不少方面达到国内最高水平。
这并不是伏尔肯第一次参与国家的航空航天事业。自2020年成功助力“嫦娥五号”出征探月后，公司已多次深度参与国家航空航天重要任务。
“能够与国家航天事业一路相随，是‘伏尔肯智造’技术先进、品质过硬的最好证明。”邬国平说。