火箭整流罩尺寸限制了人类向太空部署设施的规模——一个百米级空间太阳能电站或公里级深空探测天线，无法完整塞入任何现有运载火箭。中科院沈阳自动化所给出的破局方案直指核心：不在发射前制造，而在轨道上“现场生产”。近日，该所成功研发碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料管状单元拉挤成型与激光透射焊接一体化技术，相关成果刊发于国际权威期刊《Space: Science & Technology》，为公里级超大型空间设施的在轨自动化建造提供了轻量化、高强度、高可靠的技术底座。
折叠发射已到物理极限
目前大型航天设施采取“地面制造+折叠收纳+火箭发射+太空展开”的传统模式，受限于火箭整流罩尺寸和发射过载环境，已无法满足百米级以上超大型空间设施的部署需求。在轨建造技术——即直接在太空环境中完成构件制作、拼接组装——已成为下一代高端航天装备的核心发力点。
在轨建造面临两大核心技术难题：一是如何在太空环境中高效制备高性能结构单元，二是如何实现构件之间的稳固可靠连接。中科院沈阳自动化所团队提出的“CF/PEEK复合材料一体化制备与连接技术方案”，精准瞄准这两个瓶颈，给出了从材料到工艺的完整解。
CF/PEEK拉挤成型+激光透射焊接一体化
结构单元制备：连续拉挤成型的“太空管材厂”
团队选用碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)热塑性预浸带作为基础原材料，通过连续拉挤成型工艺制备中空管状构件。CF/PEEK是一种高性能热塑性复合材料，碳纤维提供超高比强度和刚度，PEEK基体则赋予材料优异的耐辐射、耐高温、耐真空挥发等太空极端环境适应能力。
研究人员系统研究了成型温度和拉挤速度对成品力学性能的影响，最终敲定了最优工艺参数。经由这套工艺制作而成的复合管件兼具超高比强度、高结构刚度与出色的太空极端环境耐受能力，完全满足航天器长期在轨稳定服役的严苛使用标准。
构件可靠连接：3D打印接头+激光透射焊接
在连接技术层面，团队跳出传统思维，创新采用3D打印高透光PEEK专用接头，并配合成熟的激光透射焊接工艺，完成管件与接头之间高精度、高强度的一体化连接。
激光透射焊接属于非接触式加工，焊缝成型后整体受力均匀，作业效率高。相比航天领域以往常用的粘接拼接(长期太空环境下易老化失效)和机械紧固件连接(自重偏大，整体结构稳定性不足)，新技术彻底规避了这些弊端，焊缝结构牢固稳定，各项性能指标均可满足大型空间结构长期承载使用需求。
抛物面天线桁架样机验证全流程可行
为了验证整套技术的工程落地价值，团队成功完成了抛物面天线桁架缩比样机的全套集成制造工作。从基础复合材料原料调配、构件一体成型加工，再到精准焊接拼接与整体结构装配，实现了全流程顺畅贯通，实打实印证了该技术完全适配太空在轨自动化建造的实际应用场景。
空间制造资源与地上稀有金属
这项在轨建造技术的突破，与地矿冶金行业的深层逻辑存在显性关联——高性能复合材料的关键原料是地基稀有金属，而在轨制造能力则将开启地外矿产资源的原位利用大门。
CF/PEEK复合材料中的碳纤维，其核心原料聚丙烯腈(PAN)来自石油化工产业链;而PEEK树脂的生产依赖三苯醚等芳香族化合物，其合成催化剂——镍、钴、钯等铂族金属——均来自地矿冶采、冶炼与加工体系。这意味着，太空在轨制造能力的每一次升级，都将对地上高端功能材料的提纯水平、复合加工能力提出更高要求，倒逼相关金属材料制备技术持续突破。
更深远的意义在于：该项技术在轨制造的验证逻辑，完全可以平行延伸至深空矿产资源的原位资源利用。月球、小行星等地外天体富含钛、铁、硅、铂族金属等资源。未来，CF/PEEK拉挤成型与激光透射焊接一体化制造技术，有望与地外矿产采选加工系统深度耦合——即在月球或小行星表面完成矿物的选冶提取，并以CF/PEEK打印节点+拉挤杆件的方式，现场制造出深空基地所需的桁架支撑、通信天线等关键设施。这将在物理空间上实现“天上造器、天外取材”的深度协同，彻底摆脱对地球物资补给链的依赖，开启地外资源工业化利用的新纪元。
从空间太阳能电站到深空探测
CF/PEEK在轨建造集成技术的核心应用方向涵盖三大场景：
空间太阳能电站：规模可达公里级的空间太阳能电站，是碳中和时代的终极清洁能源方案，其庞大的桁架支撑结构迫切需要在轨一体化制造与组装能力。
超大口径深空探测天线：深空探测对天线口径的要求持续攀升，但受限于运载工具尺寸，传统技术已遇天花板，在轨制造是实现这一目标的关键途径。
在轨服务平台与空间站扩展：长期载人航天与商业在轨服务需要灵活的建造能力，支持舱段、机械臂、太阳能帆板的在轨升级与拓展。
2026年5月22日，中国科学院和沈阳自动化研究所同步发文，确认该项技术成果已经学术期刊发表并完成地面验证样机建造。随着CF/PEEK复合材料一体化制备与连接新技术的不断优化成熟，未来将打通超大尺寸空间设施在轨建造的技术壁垒，为深空探测、空间能源开发等前沿航天事业筑牢坚实的技术根基。