國外在軌制造和裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及啟示①

張從發(fā) ，李 林，李 瀟，王浩威，黎 彪，蘇 周

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

0 引言

目前，幾乎所有的航天器均是在地面完成制造和試驗(yàn)驗(yàn)證后，再通過運(yùn)載火箭送入軌道。為了將整個(gè)航天器放入運(yùn)載火箭的整流罩內(nèi)，航天器載荷的尺寸受到嚴(yán)重制約；同時(shí)，為了抵御苛刻的發(fā)射段力學(xué)環(huán)境，不得不對運(yùn)行于微重力條件下的航天器結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，而這些加強(qiáng)設(shè)計(jì)對航天器入軌后是“無用”的。為了克服這些問題，人們開始研究在軌制造和在軌裝配。

在軌制造(in-space manufacturing)指在目標(biāo)軌道或者地外天體上，利用攜帶的原材料或者就地取材，由制造設(shè)備通過加工制造零部件等。在軌裝配(in-space assembly)指通過航天員或者機(jī)器人等將在軌制造的零件或者攜帶的零部件進(jìn)行在軌裝配，形成整個(gè)航天器或者載荷結(jié)構(gòu)等。

在軌制造和在軌裝配采用“Make it, Don't take it”的理念，具有多種優(yōu)勢：1)可不受運(yùn)載包絡(luò)和能力的限制，能夠制造超大型結(jié)構(gòu)；2)通過增加、替換載荷設(shè)備等，能夠?qū)崿F(xiàn)航天基礎(chǔ)設(shè)施的靈活性和彈性，如通過在軌道上建立永久平臺(tái)并安裝多種載荷，實(shí)現(xiàn)多功能化；及時(shí)更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)技術(shù)不斷革新等；3)能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行制造，解決應(yīng)急需求等；4)能夠降低為抵抗發(fā)射段力學(xué)載荷而附加的結(jié)構(gòu)重量，使材料利用率更高，減少地面測試試驗(yàn)的數(shù)量和規(guī)模，降低航天器研制成本等；5)能夠制造因受地球引力作用無法在地面上制造的結(jié)構(gòu)等[1-2]。

在軌制造和在軌裝配根據(jù)其應(yīng)用場景不同，所研究的重點(diǎn)各不相同，所采取的技術(shù)途徑亦不相同?？傮w可以分為三類：第一類為在軌制造，針對小型、精密部件，進(jìn)行應(yīng)急、按需制備。為了解空間站運(yùn)行過程中設(shè)備出現(xiàn)故障的問題，攜帶了大量備件；據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，95%的備件均未使用[3]。但事先無法預(yù)知哪些備件不必需，如果能夠進(jìn)行按需制備，將不再需要攜帶不用的備件；未來在深空探測領(lǐng)域，因任務(wù)時(shí)間長和復(fù)雜性高，該問題將更突出；第二類為在軌裝配，重點(diǎn)針對目前受運(yùn)載限制無法直接發(fā)射入軌的超大型結(jié)構(gòu)，采取發(fā)射零部件然后在軌裝配的方式，如在軌裝配太空望遠(yuǎn)鏡等[4-5]；第三類為在軌構(gòu)建，包含在軌制造和在軌裝配兩個(gè)過程，基于在軌制造提供超大型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)單元零部件等，進(jìn)一步結(jié)合在軌裝配，形成超大型結(jié)構(gòu)，主要面向稀疏的大型及超大型結(jié)構(gòu)。

本文首先分別介紹了國外在軌制造、在軌裝配和在軌構(gòu)建技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，其次，對國外在軌制造和裝配進(jìn)行了總結(jié)，提出了一些可以借鑒的啟示，供國內(nèi)在軌制造及裝配領(lǐng)域研究參考。

1 在軌制造技術(shù)

1.1 概述

自從2014年美國太空制造公司(Made In space)首次在空間站上進(jìn)行3D打印驗(yàn)證以來，已發(fā)展了多項(xiàng)在軌制造技術(shù)，材料體系從聚合物，擴(kuò)展到了金屬材料、生物材料等；技術(shù)途徑從3D打印發(fā)展到半固態(tài)成形、熔鑄等，所制備的產(chǎn)品由結(jié)構(gòu)部件發(fā)展到功能部件等。目前已實(shí)施的典型計(jì)劃任務(wù)如圖 1所示[6-7]。

圖1 典型計(jì)劃任務(wù)

1.2 聚合物制造

空間站第一次3D打印就是針對聚合物制造，使用的原料為丙烯腈丁二烯；2016年，美國太空制造公司向國際空間站發(fā)射了第二代增材制造裝置(AMF)，可制造的材料拓展到了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、ULTEM 9085材料和高密度聚乙烯等。聚合物3D打印過程的功率相對較低，且空間站28%以上的失效硬件是由聚合物制造[8]，因此采用聚合物制造小零部件受到人們重視。

聚合物制造的另一個(gè)研究方向是可回收利用，NASA從2015年開始支持美國系繩有限公司(TUI)開發(fā)了可回收設(shè)備(ReFabricator)，該設(shè)備于2018年11月送入空間站進(jìn)行試驗(yàn)，其主要采用太空包裝材料和塑料袋等作為原材料進(jìn)行3D打印[9]。

1.3 金屬材料制造

航天器許多零部件采用金屬制造，金屬材料的在軌制造逐漸受到重視。從2017年美國開始支持太空制造公司[10]、TUI公司[11]、超聲技術(shù)機(jī)械公司[12]和Techshot公司[13]開展金屬材料在軌制造的研究。四家均采用了增材制造與數(shù)控加工相結(jié)合的方式，從而可制造精密零部件。各家的增材制造路線各有不同：超聲技術(shù)機(jī)械公司采用超聲輔助的半固態(tài)加工方法，所需能耗最低；美國太空制造公司沿用 AMF技術(shù)采用金屬絲熔化焊接方式，Techshot公司采用激光輔助熔化方式，TUI公司采用熔鑄方式。這些制造設(shè)備均面臨功耗、重量和體積的極大挑戰(zhàn)。為適應(yīng)空間站運(yùn)行要求，設(shè)備功耗要低于2000 W，重量要小于261 kg，體積要小于0.45 m3。目前各家正在并行開展研究，最早將在2024年左右開展在軌試驗(yàn)驗(yàn)證[14]。

1.4 電子器件制造

除了在軌3D打印結(jié)構(gòu)件，NASA一些研究中心，如馬歇爾太空飛行中心(MSFC)和艾姆斯研究中心(ARC)與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)，正在聯(lián)合開展電子和聲學(xué)器件的在軌增材制造，已完成了CO2氣體傳感器和柔性印制板等電子器件原理制造[14]，電子器件的研制可為未來深空探測提供探測儀器，還可為整星級的在軌制造奠定技術(shù)基礎(chǔ)，是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣泛的技術(shù)。

1.5 基于原位資源制造

基于地外天體原位資源制造在深空探測中具有極大的優(yōu)勢，歐洲提出了“D shape”制造工藝，美國NASA提出了“Contour Crafting”制造工藝，但這些工藝均需要自帶粘結(jié)劑[15]。最近，文獻(xiàn)[16]提出一種直接利用太陽能進(jìn)行熔化的制造工藝，不需要添加粘結(jié)劑，具有良好的應(yīng)用前景，但對原材料和制造工藝過程還需開展進(jìn)一步研究。

1.6 在軌制造面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

在軌制造經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了很大的成就，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，主要包括以下方面：

1)在軌制造的材料體系品種仍受到限制

目前僅在軌驗(yàn)證了聚合物作為原料的3D打印，航天器的很多部件采用金屬和復(fù)合材料制備，需要加快對金屬材料和復(fù)合材料在軌制造的驗(yàn)證。

2)需要研究在軌制造的新方法

目前空間站的AMF 3D打印機(jī)的打印體積為14 cm×10 cm×10 cm，所能制備的零件尺寸較小，可滿足小型工具的需求，但擴(kuò)展應(yīng)用受限；3D打印的效率較低，空間站打印一個(gè)小棘輪用了四個(gè)小時(shí)，據(jù)此推斷，稍微大型的零件將需要數(shù)天甚至數(shù)周才能完成。另外，聚合物材料的打印功耗為600 W，已經(jīng)很低；但是要提高打印速度和規(guī)模，功率勢必會(huì)增大；并且考慮金屬材料的打印功耗是聚合物材料打印功耗的10倍以上[16]，因此，需要研究新的在軌制造方法實(shí)現(xiàn)大尺寸低功耗快速零件的制備。

3)在軌制造零件的原位表征和檢驗(yàn)方法欠缺

與地面制造零件一樣，在軌制造的零件需要進(jìn)行表征和檢驗(yàn)?？捎袃煞N途徑：一種途徑是采用傳統(tǒng)的質(zhì)量驗(yàn)證方法，一種是基于實(shí)時(shí)過程監(jiān)測的質(zhì)量驗(yàn)證方法。傳統(tǒng)的質(zhì)量驗(yàn)證方法目前不被人們看好。NASA已經(jīng)開展支持多家單位開展基于實(shí)時(shí)過程監(jiān)測的質(zhì)量驗(yàn)證研究，包括原位監(jiān)控和過程控制[18]、多參數(shù)成像技術(shù)[18]、基于聲學(xué)特征的非破壞性評估方法[19]、基于形狀和溫度實(shí)測的閉環(huán)控制[20]、自動(dòng)化的實(shí)時(shí)工藝控制[21]等。

2 在軌裝配技術(shù)

2.1 概述

在軌裝配技術(shù)主要是指將零件或部組件通過運(yùn)載上行,然后通過手工(航天員艙外操作)或自動(dòng)方式(機(jī)器人自動(dòng)組裝)在軌裝配為所需結(jié)構(gòu)。可以是單個(gè)零件的逐個(gè)順次裝配，也可以是多個(gè)組件模塊的順次組裝，是一個(gè)由點(diǎn)及線及面的概念。NASA在上世紀(jì)70年代開展航天員輔助的在軌裝配技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，但隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，目前主要是自動(dòng)化裝配途徑。

2.2 在軌裝配的對象

在軌裝配的對象包括整星和載荷結(jié)構(gòu)等。整星級的裝配目前仍只局限在組裝小衛(wèi)星，德宇航提出了“太空工廠4.0”(Space factory 4.0)概念，進(jìn)行了小衛(wèi)星在軌組裝的地面試驗(yàn)驗(yàn)證[22]。

在軌裝配的載荷結(jié)構(gòu)主要包括太空望遠(yuǎn)鏡、干涉天線及遮光罩等。這些結(jié)構(gòu)通常為典型的稀疏結(jié)構(gòu)，在軌裝配的優(yōu)勢非常突出。目前，在軌裝配太空望遠(yuǎn)鏡的研究最多[23]，其典型裝配過程如圖 2所示，主要是基于可展開桁架模塊(DTM)進(jìn)行自動(dòng)裝配[24]。美國和歐洲均開展了相應(yīng)的研究，歐空局已完成了水池裝配試驗(yàn)，預(yù)計(jì)2030年～2035年發(fā)射[25]。

(a)整體裝配過程 (b)桁架和鏡片的裝配過程

2.3 在軌裝配的方式

目前常用的在軌裝配方式從執(zhí)行層面可分為自組裝和機(jī)器人自動(dòng)裝配。自組裝主要是通過立方星集群實(shí)現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)的裝配，加州理工學(xué)院/JPL和薩瑞衛(wèi)星技術(shù)有限公司共同開發(fā)了利用可以自動(dòng)停靠和導(dǎo)航的CubeSat集群來重構(gòu)空間望遠(yuǎn)鏡(AAReST)[26]。機(jī)器人自動(dòng)裝配是目前在軌裝配的主流，所采用的機(jī)器人主要包括自由移動(dòng)的多臂機(jī)器人以及安裝在衛(wèi)星平臺(tái)上的多個(gè)機(jī)器臂等。

裝配過程可分為“自由生長型”[27]和“工裝輔助型”[28]。自由生長型類似自然界植物的生產(chǎn)，是單個(gè)零件的順序安裝；工裝輔助型是通過工裝完成一個(gè)模塊的裝配，然后再進(jìn)行模塊的順序組裝。自由生長型裝配精度控制相對困難，但技術(shù)適應(yīng)性廣；工裝輔助型裝配精度直接由工裝進(jìn)行保證，相對容易；但每套工裝僅能適應(yīng)一種結(jié)構(gòu)的裝配，適應(yīng)性和可擴(kuò)展性弱。

2.4 在軌裝配的連接方式

在軌裝配快速連接方式可分為快速連接接頭和直接機(jī)械固定?？焖龠B接接頭在上世紀(jì)航天員輔助裝配的過程中常采用，但接頭復(fù)雜、對裝配操作要求高。目前隨著機(jī)器人和焊接等技術(shù)的發(fā)展，開始采用機(jī)械螺接[29]或焊接[30]等方式，采用這種方式能夠有效降低連接接頭的復(fù)雜程度以及接頭的質(zhì)量體積等，尤其適用于超大型結(jié)構(gòu)的在軌裝配。

2.5 在軌裝配面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

盡管在軌裝配具有許多優(yōu)勢，但目前這種能力仍面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，要考慮太空環(huán)境對裝配過程的影響。這些影響包括：第一、對于低軌操作面臨頻繁進(jìn)出陰影的溫度交變；第二、太空環(huán)境對基于視覺的精度控制帶來困難；第三、遠(yuǎn)程操作受時(shí)間延遲的影響，尤其是對于深空任務(wù)(如在月球和火星上的任務(wù))；第四、機(jī)器人系統(tǒng)必須具有高的可靠性，以及良好的人機(jī)交互能力。在軌裝配應(yīng)用于型號之前首先要解決這些問題。

另外，在軌裝配要保證“所建即所想”，要確保在軌裝配規(guī)劃是按照計(jì)劃執(zhí)行的，因此必須進(jìn)行新的研究。值得慶幸的是目前地面上已廣泛應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)等，尤其是在汽車行業(yè)和微電子行業(yè)，這些行業(yè)的寶貴經(jīng)驗(yàn)可被航天器的在軌裝配所借鑒。

3 在軌構(gòu)建技術(shù)

3.1 概述

在軌構(gòu)建技術(shù)主要是指發(fā)射時(shí)攜帶原材料，在軌通過制造設(shè)備完成零部件制造，然后自動(dòng)裝配成滿足功能需求的大型及超大型結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮在軌制造和在軌裝配(In-Space Robotic Manufacturing and Assembly,IRMA)的技術(shù)優(yōu)勢。在軌構(gòu)建主要是面向大型和超大型稀疏結(jié)構(gòu)，典型代表是美國TUI公司提出的“蜘蛛制造”(SpiderFab)技術(shù)構(gòu)想[31]。

美國NASA通過技術(shù)演示驗(yàn)證(Technology Demonstration Mission,TDM)計(jì)劃支持美國太空制造公司、軌道ATK(Orbital ATK)公司和勞拉空間系統(tǒng)(Space Systems/Loral)公司分別開展了在軌構(gòu)建技術(shù)的研究[32-33]。

3.2 美國太空制造公司

美國太空制造公司牽頭，聯(lián)合Northrop Grumman Corp，Oceaneering Space Systems和ARC中心，重點(diǎn)驗(yàn)證可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的增材制造和所制造結(jié)構(gòu)的自動(dòng)裝配。該方案以聚合物作為原材料，利用結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)增加部件的剛度性能，適用于太陽翼支撐臂桿等結(jié)構(gòu)；但擴(kuò)展應(yīng)用于構(gòu)建平臺(tái)結(jié)構(gòu)會(huì)面臨問題。目前所研制的在軌構(gòu)建設(shè)備已完成地面環(huán)境試驗(yàn)，計(jì)劃于2022年左右發(fā)射“太空建筑師一號”進(jìn)行在軌驗(yàn)證，在軌打印10 m長的太陽翼支撐臂桿將柔性太陽翼展開[34]，目前該任務(wù)命名為OSAM-2任務(wù)(On-Orbit Servicing, Assembly and Manufacturing,OSAM)[35]。

3.3 美國勞拉空間系統(tǒng)公司

美國勞拉空間系統(tǒng)公司牽頭，聯(lián)合蘭利研究中心(LRC)、ARC中心、TUI公司、美國MDA和布蘭普頓(MDA US & Brampton)在“鳳凰”計(jì)劃的基礎(chǔ)上，實(shí)施“蜻蜓”計(jì)劃。主要進(jìn)行在軌大型天線的裝配驗(yàn)證以及天線支撐臂的在軌制造驗(yàn)證等。支撐臂桿主要由美國系繩有限公司負(fù)責(zé)，其采用的技術(shù)路線是連續(xù)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸帶的成形方式，所制造部件的環(huán)境適應(yīng)性相對較好，但復(fù)合材料的性能優(yōu)勢受制造工藝的限制很難充分發(fā)揮。目前，計(jì)劃在Restore-L spacecraft上進(jìn)行在軌裝配一個(gè)3 m口徑通信天線和在軌制造一根10 m長支撐臂桿，對裝配技術(shù)和制造技術(shù)進(jìn)行分別驗(yàn)證[36]，目前該任務(wù)命名為“OSAM-1”任務(wù)，以概括這個(gè)世界上第一個(gè)在軌服務(wù)，并進(jìn)行組裝和制造演示的航天任務(wù)[37]。

3.4 美國軌道ATK公司

美國軌道ATK公司牽頭，聯(lián)合美國格倫研究中心，LRC中心，美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室等單位重點(diǎn)開展在軌裝配的研究，驗(yàn)證大型桁架結(jié)構(gòu)的在軌搭建以及可重復(fù)拆裝的機(jī)械和電子連接等。大型結(jié)構(gòu)所需的桁架桿由地面發(fā)射入軌，裝配過程桁架桿與接頭采用電子束焊接的連接方式，目前該技術(shù)方案已經(jīng)完成了地面試驗(yàn)驗(yàn)證[32]，未見報(bào)道開展在軌驗(yàn)證的計(jì)劃。

3.5 小結(jié)

美國針對在軌構(gòu)建的研究啟動(dòng)較早，技術(shù)相對成熟，支持的三家單位均已完成地面試驗(yàn)驗(yàn)證，其中兩家在最近的2～3年將完成在軌試驗(yàn)驗(yàn)證。在軌構(gòu)建是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，支持的三家均為一個(gè)技術(shù)聯(lián)盟，由多家單位互相合作完成整個(gè)項(xiàng)目。

4 在軌制造和裝配技術(shù)國內(nèi)差距分析及發(fā)展啟示

通過對國外在軌制造和裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和水平的梳理，對比國內(nèi)可知，國內(nèi)在任務(wù)規(guī)劃、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)等方面均存在較大差距，具體體現(xiàn)在以下方面：

1)國內(nèi)缺少頂層規(guī)劃，美國在國家層面從2010年就制定了在軌制造技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展路線圖，并且隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用并對其進(jìn)行更新；而國內(nèi)目前還未出臺(tái)國家層面的發(fā)展路線圖，尚處于技術(shù)論證階段。

2)國內(nèi)在軌制造和裝配領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)成熟度低，美國通過演示驗(yàn)證計(jì)劃已經(jīng)支持相關(guān)單位開展在軌試驗(yàn)驗(yàn)證，如“OSAM-1”和“OSAM-2”任務(wù)；另外，其多項(xiàng)技術(shù)也已完成地面試驗(yàn)驗(yàn)證，如美國太空制造公司全自動(dòng)桁架構(gòu)建系統(tǒng)已經(jīng)完成了熱真空試驗(yàn)驗(yàn)證等。相對而言，國內(nèi)僅個(gè)別單位開展了3D打印工藝的在軌可行性驗(yàn)證，還未見有系統(tǒng)級地面試驗(yàn)驗(yàn)證的報(bào)道，目前還未見開展大尺寸零件制造的試驗(yàn)驗(yàn)證等。

3)國內(nèi)在在軌制造和裝配領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)突破不全面，國外關(guān)于在軌制造和裝配領(lǐng)域，從頂層任務(wù)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，到各種制造方法、在軌測量，再到全過程質(zhì)量控制、數(shù)值模擬等方面，均開展了相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，都取得了一定的成果；而國內(nèi)主要集中在3D打印工藝研究以及相機(jī)裝配等領(lǐng)域，在其它技術(shù)方面的研究相對薄弱。

4)國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)相對較弱，仍未能形成技術(shù)聯(lián)盟，國外通過聯(lián)合各技術(shù)方向的優(yōu)勢力量，形成了一些技術(shù)聯(lián)盟，這些技術(shù)聯(lián)盟能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，最大化促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展；而目前國內(nèi)仍以單位自我研制為主，未能形成一些實(shí)力強(qiáng)的技術(shù)聯(lián)盟。

通過對國外發(fā)展現(xiàn)狀的梳理以及國內(nèi)差距的分析，可得到以下啟示：

1)目前研究的熱點(diǎn)是面向應(yīng)急、按需的在軌制備，在此方面的研究最為活躍，開展的在軌試驗(yàn)驗(yàn)證也是最多的；材料體系從樹脂材料、金屬材料到生物材料等，所制造的產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)部件到功能部件(如傳感器等)；技術(shù)途徑從3D打印到熔鑄、半固態(tài)成形等，并且結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)械加工，開展小型高精度零件制造，可解決空間站運(yùn)行和未來深空探測的應(yīng)急需求問題等；針對應(yīng)急、按需制造領(lǐng)域，需求相對獨(dú)立，通常一臺(tái)獨(dú)立設(shè)備即可滿足需求，可以鼓勵(lì)優(yōu)勢單位積極參與，從而能夠?yàn)樾吞柨傮w單位提供更多的技術(shù)選擇等。

2)目前研究的重點(diǎn)是大型結(jié)構(gòu)的在軌裝配，尤其是相機(jī)的在軌裝配，美國和歐洲均開展了相應(yīng)的研究，這個(gè)方面技術(shù)極有可能最早應(yīng)用于型號，其應(yīng)用將促進(jìn)航天技術(shù)快速發(fā)展，并且還可降低航天器研制成本；在此領(lǐng)域國內(nèi)、國外研究起點(diǎn)相對差距不大；關(guān)于此領(lǐng)域，需求相對明確，主要的關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)及其智能操作技術(shù)等，在此方面可以充分發(fā)揮自動(dòng)化、自動(dòng)操作領(lǐng)域單位的優(yōu)勢力量。

3)未來研究的重點(diǎn)是在軌構(gòu)建技術(shù)，其應(yīng)用將會(huì)帶來航天器研制模式的變革，牽引在軌服務(wù)、深空探測等領(lǐng)域的發(fā)展；并且，其應(yīng)用還將帶來商業(yè)利益，可促進(jìn)商業(yè)航天的發(fā)展。目前，美國在此方面的投入相對較大，支持了多種技術(shù)途徑的發(fā)展。國內(nèi)也需要多支持相關(guān)優(yōu)勢單位開展不同技術(shù)途徑的研究，不僅要發(fā)展增材制造，同時(shí)也要發(fā)展等材制造等。

4)目前重點(diǎn)解決的共性技術(shù)是在軌制造過程的質(zhì)量控制，這是在軌制造進(jìn)行型號應(yīng)用的前提。在此方面，美國NASA已經(jīng)支撐了多項(xiàng)研究，所支持的項(xiàng)目涵蓋了多種技術(shù)途徑，包括基于聲學(xué)的、基于攝影測量的，以及基于閉環(huán)控制等；相應(yīng)國內(nèi)也需要盡快安排相關(guān)的研究課題，支持關(guān)于質(zhì)量控制方面的研究，發(fā)展多種解決措施為未來型號選用；另外，也可以通過傳統(tǒng)航天單位與質(zhì)量控制方面優(yōu)勢單位合作，如自動(dòng)化生產(chǎn)線過程的質(zhì)量控制理論和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等應(yīng)用于在軌構(gòu)建。

5)在軌構(gòu)建是一個(gè)多學(xué)科交叉的全新領(lǐng)域，在一定程度上講是將智能制造領(lǐng)域最尖端技術(shù)應(yīng)用于空間，終極目標(biāo)是打造“太空工廠”；國外的研究策略是成立由政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等多方聯(lián)合的技術(shù)聯(lián)盟。國內(nèi)也需要成立相應(yīng)的技術(shù)聯(lián)盟，這些技術(shù)聯(lián)盟并不局限于傳統(tǒng)航天單位，還要聯(lián)系非傳統(tǒng)航天單位，尤其是像汽車行業(yè)和微電子行業(yè)單位等，他們在自動(dòng)化、智能控制、質(zhì)量過程管理等方面有寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這些成功經(jīng)驗(yàn)可應(yīng)用于航天器在軌構(gòu)建；

6)在軌構(gòu)建技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新技術(shù)，但技術(shù)完全成熟還需開展長期研究；國外采取成熟一項(xiàng)驗(yàn)證一項(xiàng)，并不追求進(jìn)行系統(tǒng)性的完整驗(yàn)證；開展驗(yàn)證試驗(yàn)，一方面借助國際空間站現(xiàn)有驗(yàn)證平臺(tái)，還會(huì)研制一些專門驗(yàn)證平臺(tái)。國內(nèi)也可以采取這種方式，逐步驗(yàn)證，成熟一項(xiàng)驗(yàn)證一項(xiàng)。驗(yàn)證時(shí)，一方面可以利用即將建成的中國空間站開展艙內(nèi)在軌制造的驗(yàn)證，以及開展艙外的在軌裝配和在軌構(gòu)建的驗(yàn)證；另一方面，還可以基于目前國內(nèi)搭載試驗(yàn)衛(wèi)星或者商業(yè)衛(wèi)星，開展有針對性的專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證，如基于3D打印大尺寸桿的重力梯度試驗(yàn)衛(wèi)星等。