激光无处不在，宇宙尽展其能丨通快五大航天应用技术

目前，环地球轨道上运行的卫星约有 8,000 颗，每年新增数量接近 2,000 颗。预计到 2030 年，运载火箭发射次数将增至 200 次。航天领域意味着巨额的资金投入，而这些资金将会流向掌握关键加工技术的企业。例如拥有 5 大航天激光应用技术的通快集团（TRUMPF）。

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外部密封焊接

密封焊接的球形燃料箱

在航天领域，激光密封焊接以其高精度和可靠性，被用于焊接不锈钢、铝、钛及镍基合金等高温合金。激光的优势在于工艺速度快，并且得益于优化的多传感器系统，能量输入得到精准控制，焊缝更加美观整洁。

激光密封焊接正逐步成为重要领域的标准工艺，例如火箭燃料箱的制造。火箭燃料箱的密封性至关重要，任何微小泄漏都可能导致发射取消。而万一有泄漏而未发现，那么在此情况下启动火箭发动机就会招致灾难。出于这点考虑，航天企业倾向于使用保险系数更高的激光技术。

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连接不同材质

超短脉冲激光器因其精确的能量控制，在焊接两种不同的材料时也能确保气密性且不会造成破裂。例如玻璃和金属的焊接。这类组合尤其适用于卫星上的光学部件或空间站的窗户。激光焊接的核心优势在于：它是一种直接连接方式，这意味着可以免除使用螺栓连接或热敏粘合剂的麻烦，从而减轻重量。

直接连接合成材料与金属

美国国家航空航天局（NASA）已测试了玻璃与殷钢（一种特殊合金）的超短脉冲焊接，并计划投入使用。在多数情况下，将玻璃与另一种材料的直接焊接，或将玻璃与玻璃焊接在一起是在太空中使用玻璃的唯一办法。利用短脉冲激光将碳纤维增强型热塑性合成材料或其他合成材料与金属直接焊接，已逐渐取代了传统的螺栓连接。

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增材制造的结构件

卫星摄像头的支架

每减重一公斤，发射成本便随之降低。对于火箭来说，自重更轻就意味着更多的有效载荷。而如果有效载荷本身的重量就较轻，那么发射费用也会更便宜。

这促使企业采用增材制造结构件（如摄像头支架），以最少的材料实现功能性设计。这种变革不仅减轻了部件重量，还通过优化结构设计提升了强度。此外，3D 打印比车削之类的传统机加工艺要实惠得多，尤其是对于镍基合金之类的高温合金来说。在航天领域，3D 打印已成为不可或缺的技术。

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卫星通讯

太空中的数据传输正迈向激光信号时代。低地球轨道卫星以每秒约7.8公里的速度绕地飞行，仅依赖单颗卫星通信无法维持稳定连接，因此需要构建卫星网络。未来，低地球轨道卫星将通过激光实现信息交换，以激光信息束跨越数千公里传输数据。同时，轨道与地球之间的数据交换也将逐步改用激光技术，其传输速率可比无线电快一百倍。

激光数据传输

流媒体、人工智能云计算、物联网以及其他诸多基于数据的服务，推动了人们对数据交换需求的迅速增长。此外，激光信号还具备防拦截特性。目前，激光数据传输已应用于高科技军事卫星，实现卫星间及卫星与地球的数据交换。专家预测，未来十年内，激光数据传输技术将逐步扩展至商业网络。

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增材制造火箭发动机和推进器

（也可加工铜材！）

双金属材质的火箭喷口

火箭发动机和推进器（用于探测器或卫星实施校正、制动或加速的小型发动机）需要内置的燃料冷却槽才能正常运行。对于壁厚较小的微型推进器，增材制造工艺是其唯一的选择，而对于较大的推进器来说，这种工艺则是最经济的方案。

对于内置有槽的较大结构，如发动机喷口，也可以采用激光金属熔覆工艺来制造。其一大优势是能够加工双金属结构，按功能需求组合不同材料。例如，喷口内部可选用铜以优化热流性能，外部则用高强度的镍基合金层来保证稳定性。

（ 通快）

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