在過去的20年裏，人們利用各種航天器在太空飛行的機會，進行了大量廣泛的航天工業發展實驗，開辟了壹個新的工業領域——航天工業。航天工業在冶煉、焊接、材料加工和制藥方面取得了巨大進步。1973年，美國宇航員在“天空實驗室”成功進行了電子束焊接和切割實驗。1975年，阿波羅-聯盟號飛船對接飛行期間，美國和蘇聯用“萬能電爐”進行了壹次太空冶煉實驗，將兩種比例完全不同的金屬熔化，得到了壹種地球上無法制造的Al-W合金。1979年9月至1960年9月，前蘇聯對禮炮6號空間站進行了鋁、鎂、銅。在鎵與其他金屬混合的實驗中，首次用液態鎵浸漬多孔銅獲得超導材料。據報道，在Salute 6上制造的鍺單晶雜質不均勻性從15%下降到2%，位錯密度從1 ore/cm ~ 5下降到102/ cm ~ 2。第壹批在太空制造的高質量單晶，重1.5公斤，是在1982年4月6日發射到人類軌道的“禮炮7號”空間站上生產的，可用於制造電子計算機部件。美國也不甘落後。近年來，航天飛機飛行除了明顯的軍事目的外，最重要的目標是進行工業生產實驗。1982年3月23日，在哥倫比亞號航天飛機第三次飛行期間，宇航員富勒頓試圖通過電泳從腎臟細胞中提取尿激素酶，這是壹種治療腦出血和血栓形成的寶貴藥物，全世界每年需要700萬克。實驗的成功給血栓患者帶來了福音。1983 165438+10月28日，在“哥倫比亞”號航天飛機的第六次飛行中，在其發射的歐洲空間實驗室進行了73項實驗。比如把地球上不能混合的鋁和鋅在大功率爐中熔化，制成了壹種高強度、低比重的海綿狀鋁鋅合金。1984 165438+10月，在“發現”號航天飛機為期8天的飛行中，宇航員們在失重環境下制作出了連接計算機和電話光纖的純有機晶體。據估計，在空間條件下可以合成和制造400多種合金和產品。美國國家航空航天局制定了壹份航天生產清單，列出了目前可以適用於航天生產的35種產品，其中電子儀器、特種合金、醫藥等都有成熟的工藝。據悉，1983年在太空生產的藥物銷售額達到12億美元，相當於同年導彈、飛機和太空產品總銷售額的18%。
隨著航天工業的興起，各種航天設備和工具同時被制造出來。目前，用於太空的生產設備已經設計制造完成，主要包括加熱、太陽能、電子束、感應爐、磁流體動力設備和電泳裝置。這些設備和裝置基於航天器的空間大小和有限的有效載荷；具有小型化、輕量化的特點，在安全性、可靠性、可控性等方面與其他機載系統保持壹致。禮炮6號和禮炮7號兩個軌道站已經使用了兩套材料和設備——“合金”和“水晶”。
“合金”設備是電爐，重約32公斤，用於金屬冶煉。它有三個加熱區，高溫區(1000 ~ 1100℃)，低溫區(600 ~ 700℃)和它們之間的線性溫度梯度形成的梯度區。電腦可以將溫度控制在要求值的正負5℃以內。電爐安裝在軌道站後部的對接過渡艙內，暴露在太空運行中，使熔煉的金屬得到充分冷卻。“合金”設備由軌道站供電，功率為300瓦。
測試裝在壹個小盒子裏，每個盒子裏有三個水晶安瓿。在測試過程中，安瓿被插入電爐的加熱室。加熱室內的銅反光板可以保證產生的熱量集中在樣品上，也有助於保持爐壁溫度在40%以下。樣品材料被熔化、結晶，然後包裝並返回地面。宇航員使用“合金”電爐研究熔融金屬的擴散過程、金屬合金材料的形成和密度的實際差異以及鉬和鎘等超導合金的形成。
“水晶”設備是壹個改進的電爐，重28公斤，有壹個復雜的電子控制器。宇航員可以在空間站的太空地板上操作電爐，因此不存在微弱振動的幹擾效應。“水晶”電爐可以用四種不同的方式處理材料:第壹種是氣體升華；二是化學氣體傳輸；三是高溫運動溶解；第四是加熱結晶。其爐溫控制比“合金”電爐更嚴格，要求晶體生長規則均勻。電爐已用於生產包括光學玻璃、半導體晶體和各種稀有金屬合金在內的產品。
PION是壹種相對較新的實驗設備，首次在禮炮7號軌道站上試用。π介子用於研究熱流和質量輸運。壹種叫做KGA-2的全息裝置被用來在電影或錄像帶上記錄數據。π介子與微重力研究所在Skylab 3上采用的美國國家航空航天局流體實驗系統非常相似。
前蘇聯* * *進行了1600多次材料加工實驗，主要使用上述三種設備。此外，近65，438+0，000磅(453.6千克)的研究產品已返回地面，其中壹部分已在工業中得到應用。目前最重要的是獲取各工序的物理知識，即有助於提高地面材料生產效率的知識。
前蘇聯聲稱，到90年代末，他們可以用太空中生產的半導體材料制造密度為每平方厘米654.38+0萬個半導體元件的集成電路。這壹成功可以補償他們在生產太空材料上花費的大量資金。在禮炮六號和七號軌道站上的實驗表明，在太空中產生的晶體的原子結構比在地面上產生的晶體有了明顯的改善，其位錯結構(結構缺陷判定)比地面實驗室產生的更小。
空間加工材料的成功將使電子設備的生產取得巨大進步。前蘇聯航天材料修正局官員克裏亞波夫表示，未來的航天工廠將生產電視設備、醫療設備、高速數字計算機等各種重要的工業材料。前蘇聯空間規劃專家詹姆斯？奧伯格指出，太空中生產的材料也可以用來改進導彈制導系統和紅外跟蹤裝置的部件。
在太空微重力環境下，電泳分離效率比地面高716倍，產品純度比地面高4 ~ 5倍。特別是在1984年8月30日發射的發現號航天飛機上，已經產生了用於臨床試驗的太空藥物。
由於航天工業有如此巨大的潛力，因此引起了許多國家工業界的關註，美國有53家私營公司正在考慮制定自己的商業計劃。為了吸引更多的私人公司加入太空商業化的浪潮，裏根政府於7月頒布了壹項促進印日太空商業化的新政策，1984，並成立了壹個專門機構來協調美國國家航空航天局國內的太空商業應用。
由於航天事業的吸引力，美國總統裏根在1984的國情咨文中宣布，計劃在十年內建成永久載人空間站，包括科學實驗室、航天工廠和向外太空發射探測器的航天基地。初步擬定了65，438+009個科學實驗和空間生產項目，有6-8人常駐。屆時，航天飛機將每半年往返壹次，運送生產物資和生活物資，並回收工業產品和探索物資。雖然由於種種原因，這個空間站的規模會縮小，建成時間會推遲，但航天生產遲早是要發展的。茫茫太空中會出現壹批“太空冶煉廠”、“太空焊接廠”、“太空制藥廠”、“太空發電廠”，市場上也會有太空商品出售，人類將直接從太空中受益。