当前，在人类对宇宙的永恒好奇与地外资源开发的双重迫切需求驱动下，航天活动正迎来从地心文明向着星际文明跨越的历史性节点（图1A）。如今，人类足迹已稳步拓展至近地轨道、空间站，驻留活动及月球、火星探测等也日趋频繁（图1B）。经过数十年发展，近地空间技术渐趋成熟，呈现出商业化、多任务兼容、成本持续下降的趋势，对应出现太空数据中心、太空互联网、太空旅游、在轨太阳能电站等新兴应用场景。与此同时，大量太空极限环境对已有技术也提出了前所未有的严酷挑战。在人类所掌握的各类先进材料中，常温液态金属如镓基、铋基合金等集高导电/导热性、优异流动性、极低饱和蒸气压、高表面张力及自愈合性于一身，完美契合了太空领域对材料“极端环境适配、智能响应、长周期自主可靠”的核心需求。

近日，中国科学院理化技术研究所低温科学与技术全国重点实验室液态金属与低温生物医学中心团队应Cell出版社旗舰期刊Cell Press Blue之邀，发表了一篇题为 Liquid Metals for the Booming of Space Explorations前瞻性评述，系统构画了液态金属太空科技全景（图2），深度解析了液态金属从本征属性到新兴功能面临的重大机遇与挑战，涵盖能源系统、深空推进、太空热管理（图3）、柔性电子、电磁屏蔽、可重构机器人、在轨制造（图4）、生命保障（图5）及空间光学等方向。文章还特别阐释了利用太空微重力环境作为天然实验室，揭秘液态金属界面物理化学超常现象（图6）的独特价值——相应研究不仅将推动流体力学、界面科学等基础学科的发展，更有望为微重力下多场耦合理论的构建提供关键支撑。文章指出，液态金属不仅是适配太空极端环境的通用功能材料，更是赋能未来宇航探索事业繁荣发展的变革性载体。论文第一作者为研究生史佳豪，通讯作者为刘静研究员与张旭东研究员。

图1 太空探索中的液态金属物质科学与应用技术全景

图2 液态金属空间科技领域及关键应用范畴

图3 液态金属太空热管理应用场景及典型技术路径

图4 液态金属柔性可变形机器及太空增材制造

图 5 液态金属太空生命支持技术

图6 微重力下可能出现的液态金属超常界面行为

此次应邀发表前瞻性评述，根植于理化所研究团队在液态金属领域二十余年的持续深耕与系统创新。本世纪初，研究团队开创性提出液态金属芯片冷却技术，并将其拓展至各类高热流密度散热应用场景；2011年，研究团队提出全球首个太空数据中心概念和技术原理并申请相关专利（CN103186179A），为当前太空算力基础设施的构建奠定了早期基础。

2017年，研究团队依托当时世界第一高桥——北盘江大桥开展自由落体试验，完成了地面模拟微重力环境下液态金属流体行为研究，首次观察到溶液中液态金属随重力消失而呈现的自发变形与电控变形现象，为理解微重力流体行为提供了关键实验依据。2018年，研究团队进一步推动液态金属走向太空，搭载“未来号”东风空间实验舱，由“朱雀一号”商业火箭发射升空，尽管因火箭最终未能入轨导致任务失利，但此次首征太空的尝试，为后续在轨实验积累了宝贵的工程经验。

经过数年精心准备，2023年研究团队研制的液态金属热管理试验装置随梦天实验舱成功升空，在中国空间站圆满完成了我国首次液态金属空间热管理在轨试验，全面验证了铋基合金受控熔化、对流换热与多模态相变控温等核心技术，获取了微重力下液态金属的纯强迫对流换热数据。这一标志性成果，反映出液态金属正式迈入空间在轨应用的新阶段，也为未来空间核动力电源、深空探测器等大功率装备的散热系统设计提供了核心支撑。2026年，研究团队在《制冷学报》发表封面文章《太空数据中心热控技术研究现状与展望》（图7），系统总结了太空数据中心的由来、发展趋势与技术需求，明确指出以液态金属冷却为代表的前沿热控技术，将在应对太空高算力芯片极端热流密度挑战中发挥核心作用。

图7 《制冷学报》2026首期太空数据中心热控技术封面文章

随着人类持续向着月球、火星乃至更远的深空迈进，液态金属正逐步从实验室的基础研究对象，转型为推动航天技术升级迭代的核心材料。抓住这一时代机遇，逐一破解所面临的技术瓶颈和挑战，液态金属有望成为下一波太空探索浪潮中的关键支撑，助力人类实现更安全、更高效、适应性更强的星际探索任务——在浩瀚宇宙中，续写属于新时代的问天传奇。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cpblue.2026.100011

DOI: 10.12465/issn.0253-4339.20251030004