O tamanho da carenagem do foguete limita a escala das instalações que a humanidade pode implantar no espaço — uma estação de energia solar espacial de cem metros ou uma antena de exploração do espaço profundo de um quilômetro não pode ser completamente inserida em nenhum veículo de lançamento existente. A solução inovadora proposta pelo Instituto de Automação de Shenyang da Academia Chinesa de Ciências ataca diretamente o cerne da questão: não fabricar antes do lançamento, mas sim "produzir no local" em órbita. Recentemente, o instituto desenvolveu com sucesso uma tecnologia integrada de pultrusão e soldagem a laser por transmissão para tubos compostos de fibra de carbono/poliéter-éter-cetona (CF/PEEK). Os resultados foram publicados na revista internacional de renome Space: Science & Technology, fornecendo uma base tecnológica leve, de alta resistência e alta confiabilidade para a construção automatizada em órbita de instalações espaciais ultra grandes de escala quilométrica.

Lançamento com dobramento atingiu o limite físico

Atualmente, as grandes instalações espaciais adotam o modelo tradicional de "fabricação no solo + dobramento e armazenamento + lançamento de foguete + implantação no espaço". Limitadas pelo tamanho da carenagem do foguete e pelo ambiente de sobrecarga de lançamento, elas já não conseguem atender às necessidades de implantação de instalações espaciais ultra grandes acima de cem metros. A tecnologia de construção em órbita — ou seja, a fabricação de componentes e montagem diretamente no ambiente espacial — tornou-se o principal ponto de avanço para a próxima geração de equipamentos aeroespaciais de ponta.

A construção em órbita enfrenta dois grandes desafios técnicos principais: primeiro, como preparar eficientemente unidades estruturais de alto desempenho no ambiente espacial; segundo, como garantir uma conexão estável e confiável entre os componentes. A equipe do Instituto de Automação de Shenyang da Academia Chinesa de Ciências propôs o "Esquema tecnológico integrado de preparação e conexão de compósitos de CF/PEEK", mirando precisamente nesses dois gargalos e oferecendo uma solução completa, do material ao processo.

Integração de pultrusão de CF/PEEK e soldagem a laser por transmissão

Preparação da unidade estrutural: "Fábrica de tubos espaciais" por pultrusão contínua

A equipe selecionou fitas pré-impregnadas termoplásticas de fibra de carbono/poliéter-éter-cetona (CF/PEEK) como matéria-prima básica e fabricou componentes tubulares ocos através do processo de pultrusão contínua. O CF/PEEK é um composto termoplástico de alto desempenho. A fibra de carbono fornece resistência e rigidez específicas ultra altas, enquanto a matriz de PEEK confere ao material excelente resistência à radiação, altas temperaturas, vácuo e outras condições extremas do ambiente espacial.

Os pesquisadores estudaram sistematicamente a influência da temperatura de moldagem e da velocidade de pultrusão nas propriedades mecânicas do produto final, determinando finalmente os parâmetros de processo ideais. Os tubos compostos fabricados por este processo combinam resistência específica ultra alta, alta rigidez estrutural e excelente tolerância ao ambiente espacial extremo, atendendo plenamente aos rigorosos padrões de uso para serviço estável de longo prazo de naves espaciais em órbita.

Conexão confiável de componentes: Conectores impressos em 3D + soldagem a laser por transmissão

No nível da tecnologia de conexão, a equipe rompeu com o pensamento tradicional, adotando inovadoramente conectores especializados de PEEK de alta transparência impressos em 3D, combinados com o processo maduro de soldagem a laser por transmissão, para realizar uma conexão integrada de alta precisão e alta resistência entre os tubos e os conectores.

A soldagem a laser por transmissão é um processo de usinagem sem contato. Após a formação da solda, a distribuição de tensão geral é uniforme e a eficiência operacional é alta. Em comparação com os métodos comumente usados anteriormente no setor aeroespacial, como colagem (suscetível a falhas por envelhecimento em ambiente espacial de longo prazo) e conexão com fixadores mecânicos (peso próprio elevado, estabilidade estrutural geral insuficiente), a nova tecnologia elimina completamente essas desvantagens. A estrutura da solda é firme e estável, e todos os indicadores de desempenho podem atender aos requisitos de uso de longo prazo sob carga de grandes estruturas espaciais.

Protótipo de treliça de antena parabólica valida todo o fluxo do processo

Para verificar o valor de aplicação prática de toda a tecnologia, a equipe concluiu com sucesso todo o trabalho de fabricação integrada de um protótipo em escala reduzida de treliça de antena parabólica. Desde a preparação da matéria-prima composta básica, passando pela moldagem integrada dos componentes, até a soldagem precisa e a montagem estrutural geral, todo o fluxo foi suave e contínuo, confirmando concretamente que a tecnologia é totalmente adequada para cenários reais de aplicação de construção automatizada em órbita espacial.

Recursos de fabricação espacial e metais raros terrestres

Este avanço na tecnologia de construção em órbita tem uma correlação explícita com a lógica profunda da indústria de mineração e metalurgia — as matérias-primas-chave dos compósitos de alto desempenho são metais raros terrestres, enquanto a capacidade de fabricação em órbita abrirá as portas para a utilização in situ de recursos minerais extraterrestres.

A fibra de carbono nos compósitos de CF/PEEK tem como matéria-prima central a poliacrilonitrila (PAN), proveniente da cadeia industrial petroquímica; já a produção da resina PEEK depende de compostos aromáticos como o éter difenílico, cujos catalisadores de síntese — níquel, cobalto, paládio e outros metais do grupo da platina — vêm dos sistemas de mineração, fundição e processamento. Isso significa que cada atualização na capacidade de fabricação em órbita espacial imporá maiores exigências ao nível de purificação de materiais funcionais de ponta e à capacidade de processamento composto na Terra, forçando avanços contínuos nas tecnologias de preparação de materiais metálicos relacionados.

O significado mais profundo reside no fato de que a lógica de validação desta tecnologia para fabricação em órbita pode ser perfeitamente estendida à utilização in situ de recursos minerais do espaço profundo. Corpos celestes extraterrestres, como a Lua e asteroides, são ricos em recursos como titânio, ferro, silício e metais do grupo da platina. No futuro, a tecnologia integrada de pultrusão de CF/PEEK e soldagem a laser por transmissão poderá ser profundamente acoplada a sistemas de mineração e processamento de minerais extraterrestres — ou seja, realizar a extração e fundição de minerais na superfície da Lua ou de asteroides e, usando nós impressos em CF/PEEK e barras pultrudadas, fabricar in loco instalações-chave, como treliças de suporte e antenas de comunicação, necessárias para bases no espaço profundo. Isso alcançará, no espaço físico, uma sinergia profunda de "fabricar artefatos no espaço e obter materiais fora da Terra", rompendo completamente a dependência da cadeia de suprimentos de recursos da Terra e inaugurando uma nova era de utilização industrial de recursos extraterrestres.

Da estação de energia solar espacial à exploração do espaço profundo

As principais direções de aplicação da tecnologia integrada de construção em órbita de CF/PEEK abrangem três cenários:

Estação de energia solar espacial: Uma estação de energia solar espacial que pode atingir a escala de quilômetros é a solução definitiva de energia limpa na era da neutralidade de carbono. Sua enorme estrutura de treliça de suporte exige urgentemente capacidade de fabricação e montagem integrada em órbita.

Antenas de exploração do espaço profundo de diâmetro ultra grande: A exploração do espaço profundo exige continuamente um aumento no diâmetro das antenas, mas, limitado pelo tamanho dos veículos de lançamento, a tecnologia tradicional já encontrou um teto. A fabricação em órbita é o caminho-chave para alcançar este objetivo.

Plataforma de serviço em órbita e expansão de estações espaciais: Voos espaciais tripulados de longo prazo e serviços comerciais em órbita exigem capacidade de construção flexível para suportar a atualização e expansão em órbita de módulos, braços robóticos e painéis solares.

Em 22 de maio de 2026, a Academia Chinesa de Ciências e o Instituto de Automação de Shenyang publicaram simultaneamente comunicados confirmando que os resultados desta tecnologia foram publicados em periódico acadêmico e que um protótipo de validação em solo foi construído. Com a otimização e maturação contínuas da nova tecnologia integrada de preparação e conexão de compósitos de CF/PEEK, as barreiras técnicas para a construção em órbita de instalações espaciais de dimensões ultra grandes serão superadas no futuro, consolidando uma base tecnológica sólida para empreendimentos aeroespaciais de ponta, como a exploração do espaço profundo e o desenvolvimento de energia espacial.