这些测试对于了解焊接工艺在太空独特环境中的行为至关重要，其中重力、温度和压力等因素与地球上的因素有很大不同。为了有效地监控这些焊接实验，在真空室内放置了两台先进的 Xiris 相机（一台熔池监控相机和一台红外热像仪XIR-1800）。尽管真空和零重力条件恶劣，但这些相机的性能非常出色，为研究团队提供了宝贵的数据。作为专门设计和制造这些相机的公司，我们为它们在这项关键研究中的表现感到非常自豪。

焊接在太空中的重要性

太空焊接不仅仅是一项技术挑战;它是未来太空探索的必要条件。随着我们开始在地球以外的长期载人任务并探索在月球和火星上定居的可能性，太空焊接的重要性不断增长。太空焊接将能够在轨道上直接组装空间站和月球栖息地等大型结构，从而避免与从地球运输预制组件相关的成本和限制。此外，在太空中焊接的能力对于修复损坏的航天器至关重要;即使是小问题也可能危及任务或使昂贵的卫星无法运行。 在更遥远的将来，利用当地采购的月球或火星材料的焊接技术也可以促进工具和结构的现场生产，减少对地球供应的依赖。在危险的太空环境中，焊接受损部件的能力可以在紧急情况下挽救生命，凸显了它在确保机组人员安全方面的关键作用。

然而，太空焊接给科学家和工程师带来了独特的挑战，包括真空环境、微重力、温度波动和辐射暴露。克服这些障碍对于太空结构的建造和维修至关重要，因此太空焊接专业知识对于未来的探索至关重要。在地球上进行传统的制造和维修方法在太空环境中可能不可行。因此，研究如何使焊接技术适应零重力条件至关重要。 为了应对这些挑战，来自 NASA 和俄亥俄州立大学的一组研究人员和学生设计并进行了一组独特的实验。

实验

实验装置包括一个大型真空室和一个激光束系统。激光头位于真空室上方，允许激光束穿过一个特殊的窗口，而 Xiris 相机安装在真空室内，直接面向焊接区域（图 2）。

真空室和激光系统都安装在一架改装的飞机上。这架飞机沿抛物线轨迹执行部分飞行，在此期间，机舱内的重力降至零，为研究人员和设备创造了 20-25 秒的失重环境。焊接测试是在这些短暂的微重力期间进行的，有效地模拟了不离开地球的太空条件。

Xiris 相机在空间焊接测试中的作用

俄亥俄州立大学焊接工程博士生 Aaron Brimmer 直接参与了焊接实验，他阐明了这项研究需要专用焊接相机的原因。他说：

我们研究太空条件下的激光焊接的工作要求我们在零重力下进行实验——通过抛物线飞行活动在地面上完成。这些活动非常昂贵且难以运行，因此高速焊接和热成像使我们能够最大限度地利用每条抛物线收集的数据量。

我们选择 Xiris 热成像和焊接相机有两个主要原因：高可靠性和在真空中运行的能力。可靠性是我们工作的关键;我们在零重力期间拥有的每一秒都是宝贵的。摄像机工作顺利，Xiris 的合作使我们能够构建一个强大的系统，用于在抛物线飞行工作期间捕获视频，几乎从 LabVIEW 独立运行。选择这些相机的另一个原因是我们必须在高真空环境中完全运行。可以理解的是，在真空中进行焊接摄像的商用现成选项很难或不可能获得。通过我们的一些精心设计和 Xiris 的帮助，我们能够在高真空中成功使用两台 Xiris 相机，同时保持一台相机的 100% 占空比和第二台相机的 60-80% 占空比。

展望未来

随着研究人员继续他们在太空焊接方面的开创性工作，从这些初步测试中获得的见解将为航空航天制造的未来发展铺平道路。在太空中焊接的能力不仅增强了我们的探索能力，还为其他星球的可持续生活奠定了基础。

展望未来，Xiris Automation、NASA 和俄亥俄州立大学之间的合作代表了太空焊接技术向前迈出的重要一步。我们的相机在这些开创性的实验中发挥的作用让我们感到自豪，它们在真空和零重力的具有挑战性的环境中提供关键数据。这种合作伙伴关系加强了我们支持创新研究的承诺。

随着更多项目的出现，我们很高兴能一起继续这一旅程。太空探索的未来取决于我们适应和发展技术以应对前所未有的挑战的能力，我们渴望为塑造人类在地球以外的新篇章的进步做出贡献。

[1]. Choi, E., A. Brimmer, W. McAuley, B. Panton, A. Ramirez, W. Evans, A. O’Connor, Z. Courtright, and J. W. Sowards. “Laser Beam Welding for in-Space Joining Demonstrated Under Vacuum on the Ground and By Parabolic Flight Experiments.” In DoD NDEP STEM. 2024.

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