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3D 打印出來的火箭,能降低太空旅行的價格嗎?-夢之網科技

夢之網科技?2019-10-12?文章動態?

馬斯克認為,將人類送去探索其他星球的最大障礙,不是技術,而是成本。

3D 打印出來的火箭,能降低太空旅行的價格嗎?-夢之網科技

2016 年,馬斯克在第一次介紹火星計劃的演講中提到,將人類送去探索其他星球的最大障礙,不是科技,而是成本。當時,他預計利用現有技術打造一臺火星飛行器需要 100 億美元,而 SpaceX 的使命是將單人單程票價控制在 20 萬美元。

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殖民火星|SpaceX

既能節省進入太空的成本,又安全可靠的技術就成了剛需,而 3D 打印,正是其中一種省錢的方法。

2015 年,兩位分別來自 SpaceX 和藍色起源的前員工創辦了 Relativity Space。他們認為,這兩家在航天領域最前沿的公司都沒有充分利用 3D 打印技術。其中,SpaceX 利用這項技術制造了獵鷹 9 號的主要氧化劑閥門和龍飛船 2 號的 SuperDraco 引擎。Relativity 試圖用 3D 打印技術制造完整火箭,壓縮制造成本,吸引更多對中小型發射有需求的運營商。

就在上個月,Relativity 宣布和 Momentus 合作,Momentus 同樣也是一家擅長省錢的太空創業公司,他們使用水作為火箭的推進系統,然后打造出運載能力越來越強的「太空拖船」,為客戶提供航天器變軌服務。合作方面,Relativity 負責發射 Momentus 的衛星,然后后者再利用「太空拖船」將自家衛星變軌到地球同步軌道(geosynchronous orbit)。這兩家公司的合作備受資本和媒體的關注,它們也正在緩緩展開一幅美好圖景——人類離探索太空,乃至殖民太空又近了一步。

60 天,打印一支火箭

在宣布和 Momentus 簽約之前,Relativity 已經和 NASA 以及美國空軍達成合作,并于今年 4 月拿下首個商業訂單,和衛星通信公司 Telesat 達成協議。Telesat 將部署多達數百顆衛星的低地軌道(LEO)星座,讓 Relativity 承擔部分發射任務。Telesat 此前已經和 SpaceX、藍色起源等簽訂了合同,所以選擇 Relativity 這樣一家創業公司,也能說明后者具備一定實力。

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「星際之門」|Relativity Space

Relativity 設計了一臺近兩層樓高的 3D 金屬打印機 Stargate,它是目前世界上最大的用以制造火箭的打印機。據介紹,這臺機器能在 60 天之內將原材料變成能上天的運載工具,這也是他們將它取名為「星際之門」的原因。

這個打印系統裝有多個打印頭,每個臂都裝有激光器,它還配備質量控制系統,包括云模擬、先進成像和檢測傳感器等,并采用智能學習技術。這些設計讓系統在打印完畢后能進行自動化組裝。公司正在用 Stargate 打印 Aeon 1 火箭引擎,還表示 20 天就能制造這樣一臺引擎,相比通常有數千個零件的發動機,Aeon 1 只有 100 個零件。Relativity 還將打印運載火箭 Terran 1,如果順利,這將是目前世界上第一臺完全由 3D 打印出來的火箭,它的零件比傳統火箭少 100 倍。另外,相比傳統制造所需的 12 到 18 個月,Relativity 可以將制造火箭的周期控制在 60 天。

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Aeon 1 引擎|Relativity Space

Aeon 1 真空推力約 8.8 噸,是 Rocket Lab 的小型火箭發動機 Rutherford 推力的 4 倍,不到 SpaceX 獵鷹 9 號的 Merlin 1D 發動機推力的十分之一。可以看出,Relativity 服務的是 Rocket Lab 和 SpaceX 所覆蓋不到的市場。

至于成本,創始人 Tim Ellis 表示,以將 1250 千克載荷送入低地軌道為例,Relativity 收取 1000 萬美元,這只有競爭對手的三分之一。3D 打印技術除了能讓發射成本降低,也能滿足客戶更靈活的定制需求,比如客戶可以根據不同的載荷調整整流罩的尺寸等。

正因為 Relativity 技術的快速推進,它在當地時間 10 月 1 日對外宣布完成 1.4 億美元 C 輪融資。Ellis 表示,在這筆融資完成后,公司已經獲得了足夠的資金以完成 Terran 1 的研制和最終的發射工作。但同時,Terran 1 首飛已經從 2020 年底推遲到了 2021 年初,部分原因在于公司將 2 米寬的整流罩增加了 3 米,荷載容量也因此增加了一倍。

太空便車

衛星行業在過去幾年發展迅速。據分析機構 Bryce Space & Technology,行業在 2017 年獲得了近 2700 億美元的收入,而且趨勢向好。另外,據 Global Market Insights 的數據,到 2024 年,商業衛星發射服務的市場份額將達到 70 億美元。2018 至 2024 年,LEO 在這個市場的復合年均增長率或將達到 3%,因為相比于離地更遠軌道的部署,LEO 衛星的初始發射成本更低,部署時間更短,也能一次發射多星。

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Momentus 設計的「太空拖船」|Momentus

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