目前，環(huán)地球軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星約有 8,000 顆，每年新增數(shù)量接近 2,000 顆保礼。預(yù)計(jì)到 2030 年，運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)將增至 200 次责语。航天領(lǐng)域意味著巨額的資金投入炮障，而這些資金將會(huì)流向掌握關(guān)鍵加工技術(shù)的企業(yè)。例如擁有 5 大航天激光應(yīng)用技術(shù)的通快集團(tuán)（TRUMPF）坤候。

01

外部密封焊接

密封焊接的球形燃料箱

在航天領(lǐng)域胁赢，激光密封焊接以其高精度和可靠性，被用于焊接不銹鋼投篇、鋁欠杀、鈦及鎳基合金等高溫合金。激光的優(yōu)勢(shì)在于工藝速度快赌拒，并且得益于優(yōu)化的多傳感器系統(tǒng)跳窖，能量輸入得到精準(zhǔn)控制，焊縫更加美觀整潔贵郎。

激光密封焊接正逐步成為重要領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)工藝职靴，例如火箭燃料箱的制造〉俟欤火箭燃料箱的密封性至關(guān)重要欲广，任何微小泄漏都可能導(dǎo)致發(fā)射取消。而萬(wàn)一有泄漏而未發(fā)現(xiàn)檩榕，那么在此情況下啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)招致災(zāi)難繁触。出于這點(diǎn)考慮，航天企業(yè)傾向于使用保險(xiǎn)系數(shù)更高的激光技術(shù)关揣。

02

連接不同材質(zhì)

超短脈沖激光器因其精確的能量控制句惯，在焊接兩種不同的材料時(shí)也能確保氣密性且不會(huì)造成破裂。例如玻璃和金屬的焊接支救。這類組合尤其適用于衛(wèi)星上的光學(xué)部件或空間站的窗戶抢野。激光焊接的核心優(yōu)勢(shì)在于：它是一種直接連接方式，這意味著可以免除使用螺栓連接或熱敏粘合劑的麻煩各墨，從而減輕重量指孤。

直接連接合成材料與金屬

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）已測(cè)試了玻璃與殷鋼（一種特殊合金）的超短脈沖焊接，并計(jì)劃投入使用贬堵。在多數(shù)情況下恃轩，將玻璃與另一種材料的直接焊接，或?qū)⒉Ａc玻璃焊接在一起是在太空中使用玻璃的唯一辦法黎做。利用短脈沖激光將碳纖維增強(qiáng)型熱塑性合成材料或其他合成材料與金屬直接焊接叉跛，已逐漸取代了傳統(tǒng)的螺栓連接松忍。

03

增材制造的結(jié)構(gòu)件

衛(wèi)星攝像頭的支架

每減重一公斤，發(fā)射成本便隨之降低筷厘。對(duì)于火箭來(lái)說(shuō)挽铁，自重更輕就意味著更多的有效載荷。而如果有效載荷本身的重量就較輕机凭，那么發(fā)射費(fèi)用也會(huì)更便宜。

這促使企業(yè)采用增材制造結(jié)構(gòu)件（如攝像頭支架）窖升，以最少的材料實(shí)現(xiàn)功能性設(shè)計(jì)级衅。這種變革不僅減輕了部件重量，還通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升了強(qiáng)度呕瞎。此外笑诫，3D 打印比車削之類的傳統(tǒng)機(jī)加工藝要實(shí)惠得多，尤其是對(duì)于鎳基合金之類的高溫合金來(lái)說(shuō)婉肆。在航天領(lǐng)域咽行，3D 打印已成為不可或缺的技術(shù)。

04

衛(wèi)星通訊

太空中的數(shù)據(jù)傳輸正邁向激光信號(hào)時(shí)代衰惜。低地球軌道衛(wèi)星以每秒約7.8公里的速度繞地飛行差讼，僅依賴單顆衛(wèi)星通信無(wú)法維持穩(wěn)定連接，因此需要構(gòu)建衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)挤夕。未來(lái)赫斥，低地球軌道衛(wèi)星將通過(guò)激光實(shí)現(xiàn)信息交換，以激光信息束跨越數(shù)千公里傳輸數(shù)據(jù)沪么。同時(shí)硼婿，軌道與地球之間的數(shù)據(jù)交換也將逐步改用激光技術(shù)，其傳輸速率可比無(wú)線電快一百倍禽车。

激光數(shù)據(jù)傳輸

流媒體寇漫、人工智能云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及其他諸多基于數(shù)據(jù)的服務(wù)殉摔，推動(dòng)了人們對(duì)數(shù)據(jù)交換需求的迅速增長(zhǎng)州胳。此外，激光信號(hào)還具備防攔截特性钦勘。目前陋葡，激光數(shù)據(jù)傳輸已應(yīng)用于高科技軍事衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星間及衛(wèi)星與地球的數(shù)據(jù)交換彻采。專家預(yù)測(cè)腐缤，未來(lái)十年內(nèi)，激光數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將逐步擴(kuò)展至商業(yè)網(wǎng)絡(luò)肛响。

05

增材制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)器

（也可加工銅材Ａ朐痢）

雙金屬材質(zhì)的火箭噴口

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)器（用于探測(cè)器或衛(wèi)星實(shí)施校正惜索、制動(dòng)或加速的小型發(fā)動(dòng)機(jī)）需要內(nèi)置的燃料冷卻槽才能正常運(yùn)行。對(duì)于壁厚較小的微型推進(jìn)器惰衬，增材制造工藝是其唯一的選擇铡碧，而對(duì)于較大的推進(jìn)器來(lái)說(shuō)，這種工藝則是最經(jīng)濟(jì)的方案羔题。

對(duì)于內(nèi)置有槽的較大結(jié)構(gòu)愧蔬，如發(fā)動(dòng)機(jī)噴口，也可以采用激光金屬熔覆工藝來(lái)制造鉴何。其一大優(yōu)勢(shì)是能夠加工雙金屬結(jié)構(gòu)茴夯，按功能需求組合不同材料。例如矢妄，噴口內(nèi)部可選用銅以優(yōu)化熱流性能屁茁，外部則用高強(qiáng)度的鎳基合金層來(lái)保證穩(wěn)定性。

（ 通快）

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