金屬3D打印火箭Terran R可重復(fù),！Relativity Space融資6.5億美元擴大生產(chǎn)

導(dǎo)讀：說到Relativity Space,，航天愛好者一定不陌生。這家公司在2020年11月成功融資5億美元（約32.8億人民幣）,，使估值達到了23億美元（約151億人民幣）,。如今，這家公司正在開足馬力生產(chǎn)完全3D打印火箭,，挑戰(zhàn)SpaceX和Blue Origin,。

南極熊獲悉，美國太空公司,，也是第一家3D打印整個火箭并制造超大型金屬3D打印機的公司Relativity Space在2021年6 月8 日連續(xù)公布了兩條重磅消息：發(fā)布完全可重復(fù)使用,、完全 3D 打印的運載火箭Terran R；并宣布完成了6.5億美元（約41.6億人民幣）的E輪融資,，使Terran R計劃擴大生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)展長期基礎(chǔ)設(shè)施成為可能。據(jù)專家稱,，最新一輪融資使公司迄今為止籌集的總資金達到13億美元（約13億人民幣）,，并使Relativity的投后估值遠遠超過40億美元（約255.8億人民幣）。

△Relativity Terran R火箭構(gòu)想,。

完全可重復(fù)使用3D打印火箭：Terran R

作為一款兩級、216 英尺（約65.8米）高,、直徑 16 英尺（約4.9米）,、有效載荷整流罩長5米的火箭，Terran R將完全可重復(fù)使用,，并能夠向近地軌道（LEO）發(fā)射20噸重物,，這比Terran 1多了20倍的有效載荷。Terran R具有獨特的航空功能和復(fù)雜的結(jié)構(gòu),，將配備7個3D 打印Aeon R火箭發(fā)動機,，每個能夠產(chǎn)生302,000磅（約137噸）的推力。Aeon R是Aeon 1發(fā)動機的放大,、高壓版本,，已經(jīng)在Terran 1上裝載,，發(fā)動機使用低溫液態(tài)甲烷和氧氣作為動力，并通過推進劑罐自生增壓,。此外,，在火箭上級Relativity還為Terran R部署了一個額外的Aeon Vac發(fā)動機。

△Relativity Space使用Stargate 3D打印機來制造火箭,。

據(jù)悉，Terran R將在Relativity的Factory of the Future工廠中生產(chǎn),，與Terran 1使用相同的打印機Stargate,，它是一款超大型金屬 3D 打印機，使用定向能量沉積技術(shù),。為了逐層構(gòu)建打印部件,，打印機將金屬線送入沉積區(qū)域并使用能量熔化金屬線。這依賴于人工智能(AI) 驅(qū)動的控制,、奇特的3D打印材料合金以及傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)的獨特幾何形狀設(shè)計,，在行業(yè)中產(chǎn)生更快的復(fù)合進步和迭代速度。Relativity宣稱,，Stargate能夠使公司在60天內(nèi)完成火箭的制造,。

△Relativity的Stargate 3D打印機和一個在三天內(nèi)增材制造的燃料桶,。

以上這些,，都使Terran R能夠有資格成為下一代大型衛(wèi)星發(fā)射和多行星運輸?shù)睦硐脒x擇，有助于在地球外建立人類的工業(yè)基地,。Relativity Space打算將Terran R在2024年在公司位于卡納維拉爾角（Cape Canaveral）的發(fā)射場發(fā)射,。

△電腦渲染圖：Relativity的火箭Terran從卡納維拉爾角的LC-16發(fā)射臺發(fā)射

6.5億美元的E輪融資

本輪投資由Fidelity Management &Research Company LLC領(lǐng)投，新投資者包括由BlackRock,、Centricus,、Coatue和SorobanCapital管理的基金和賬戶，以及現(xiàn)有投資者Baillie Gifford,、K5 Global,、Tiger Global、TribeCapital,、XN,、Brad Buss、Mark Cuban,、Jared Leto 和 Spencer Rascoff的參與,。這與公司的上一輪融資相隔不到半年。到目前為止，公司已籌集了約13億美元（約13億人民幣）的風(fēng)投,，本輪估值為42億美元（約268.6億人民幣）,。

△公司總部的一排兩層樓高的3D 打印機托架,。

另外,，讓南極熊覺得有意思的是，Relativity Space的發(fā)展策略似乎與其他同類競爭對手不太一樣,。在Rocket Lab積極尋求SPAC上市之時,，Relativity Space似乎是想探索一條與之相反的道路。Relativity Space首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tim Ellis表示Relativity“從未認真考慮過SPAC上市”,，并認為他的公司還不需要上市,，且可以在私人市場上挖掘“幾乎無限的資本”。

△帶有銅基推力室的Aeon發(fā)動機在斯坦尼斯航天中心接受測試

不過這種說法也并非是過于自信,，據(jù)美銀近期發(fā)表研報顯示,，預(yù)計在未來10年，太空經(jīng)濟市場規(guī)模將擴大兩倍以上,，達到1.4萬億美元（約8.95萬億人民幣）,。而根據(jù)Relativity Space自身的業(yè)績來看，這家公司未來的融資之路依然會走的十分順利,�,；蛟S，真的有可能成為一家快速發(fā)展的顛覆性公司,。

△Relativity Space 的全3D打印火箭,、Terran 1 和更大且可重復(fù)使用的Terran R,。圖片由 Relativity Space 提供。

Relativity Space的野心

Relativity Space是第一家成功做到完全3D打印火箭的公司,，使制造成本大幅度降低。與SpaceX的獵鷹9號相比,，Terran 1報價成本是它的五分之一不到,。如今，Terran R被設(shè)計為可重復(fù)使用,，將會使成本進一步降低,。

△Relativity 3D打印機制造火箭燃料箱

但是，Relativity的野心不僅僅在降低成本之上,，TerranR的綜合能力足以能夠與獵鷹9號正面交鋒,。僅從助推器配置比較：獵鷹9號配備了9個Merlin發(fā)動機，每個發(fā)動機的推力約為190,000磅（約86.2噸）；而Relativity的Terran R 配備 7 個Aeon R發(fā)動機,，每個發(fā)動機的推力為302,000磅（約137噸）,，幾乎不相上下。如果Terran系列發(fā)射成功,，那么結(jié)合制造成本,，Relativity的優(yōu)勢會更加明顯。

△Relativity最近擴大了生產(chǎn)能力，包括在NASA的斯坦尼斯航天中心建立了一個火箭工廠,，圖片來自Relativity Space

Relativity Space首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tim Ellis表示公司從五年前就計劃3D打印Terran 1和Terran R,。同第一款火箭Terran 1一樣，公司的第二款產(chǎn)品Terran R將繼續(xù)利用 3D打印方法減少零件數(shù)量,、提高創(chuàng)新速度,、靈活性和可靠性，將下一代運載火箭推向市場,。Relativity將繼續(xù)致力于3D打印整個火箭并在火星上建立人類的工業(yè)基地,。

△3D打印Terran 1二級飛行罐制造過程

在過去的六個月中，Relativity Space在商業(yè)和技術(shù)都達到了不錯的成績：與Terran R的第一個主要客戶簽約,；完成了第一代Terran 1軌道火箭85%以上的打印,，包括它的第一級和第二級，保持了在2021年底從卡納維拉爾角發(fā)射的勢頭,。據(jù)悉,，Terran 1具有良好的商業(yè)吸引力，為Relativity帶來了從私人和政府客戶那里獲得的9份發(fā)射合同,。例如,，與TriSept的客戶合同、與Iridium的按需衛(wèi)星發(fā)射合同,、與美國國防部的第一份發(fā)射合同以及與NASA的風(fēng)險級發(fā)射服務(wù)演示2（VCLS Demo 2）合同,。

△Aeon發(fā)動機

在過去的一年里，盡管疫情對整體經(jīng)濟產(chǎn)生了影響,，但Relativity反而加快了招聘步伐,。公司希望在現(xiàn)有的400 多名員工團隊的基礎(chǔ)上，再增加200名團隊成員,。憑借全新的,、自上而下的 3D 打印生產(chǎn)方法，Relativity期待在火箭設(shè)計和生產(chǎn)上能夠在未來呈指數(shù)級發(fā)展,。

△TERRAN 1

Relativity Space正在試圖顛覆60年的航空航天業(yè),，通過徹底簡化供應(yīng)鏈?zhǔn)构灸軌蛑圃臁鞍撞藘r”火箭,，通過融合 3D 打印、人工智能,、專有軟件和自主機器人技術(shù),，在不到60 天的時間內(nèi)比市面上同類產(chǎn)品減少使用了100倍的零件，為航空航天創(chuàng)造了一個全新的價值鏈,。

△TERRAN R

國內(nèi)的航天3D打印領(lǐng)域

回望2020年,，中國的航天事業(yè)也邁向了一個新的臺階。新一代運載火箭長征五號B,、長征八號首飛成功,，天問一號奔赴火星，新一代載人飛船實驗船成功驗證,，探月工程“繞,、落、回”三步走圓滿收官等,，3D打印技術(shù)也在其中做出了貢獻,。

△在軌3D打印進行中,，來源：央視新聞

中國航天科技集團長征五號B運載火箭在2020年5月的首飛取得圓滿成功,，除了完成為期三天的太空遨游之外，火箭還搭載了除了搭載的一臺中國自主研制的“復(fù)合材料空間3D打印機”,，還帶回了在軌打印的兩個樣件,。這是全球首次實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強復(fù)合材料的太空3D打印，引起一了大波關(guān)注,。

△中國首次太空3D打印的兩個樣件

除了太空3D打印之外,，火箭本身也使用了許多3D打印技術(shù)。集團八院149廠研究室主任趙凱介紹：“像我們重型運載火箭,，它有主芯級和助推級,，之間的連接部件有米級這樣一個尺寸。如果用傳統(tǒng)的制造方式是將近150公斤這樣一個重量,，而現(xiàn)在用3D打印技術(shù),，重量上我可以減重達到百分之三十多�,！�529廠還積極開展3D打印技術(shù)的研究與應(yīng)用,，針對“嫦娥”系列、火星探測器等新一代輕量化航天器發(fā)展需求,，取得了較好的效果。利用3D打印技術(shù),，該廠已經(jīng)完成20多個型號共計500余件產(chǎn)品的交付使用,，有力地支撐了型號復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的快速研制。而211廠增材制造中心放棄慣常采用的復(fù)合3D打印方案，選擇了技術(shù)難度更高的全3D打印成功研制出首件全3D打印芯級捆綁支座產(chǎn)品,。同月,，我國新一代載人飛船試驗船飛行任務(wù)圓滿成功，實現(xiàn)了我國超大尺寸整體鈦框架3D打印制造的首次航天應(yīng)用,。由航天五院總體部主導(dǎo)研制的直徑達4米的超大尺寸整體鈦框架全部采用3D打印工藝制造,，成功實現(xiàn)了減輕重量、縮短周期,、降低成本的目標(biāo),。

△航天科技集團五院529廠為支撐航天器結(jié)構(gòu)制造數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級

2020年7月，長征五號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功點火起飛,，奔向火星,。這是首款從頭開始設(shè)計的運載火箭，而且還采用了50個3D打印機制作的零件,。長征五號運載火箭總長約57米,，箭體直徑達5米。級間解鎖裝置保護板單批次加工件數(shù)較少,、加工頻次較低,，相比于傳統(tǒng)注塑方式，采用3D打印技術(shù)無需開模,，一體成型,。

△2020年7月,，長征五號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功點火起飛

另外,，據(jù)說在“天問一號”火星探測器上也使用了超過100個3D打印定制的零部件，其中包含相當(dāng)一部分的金屬3D打印零件（如鈦合金等）,，具有高強度耐高溫耐輻射等各種高性能特征,，可以滿足在火星惡劣環(huán)境中正常工作運行的要求。

△天問一號

在民營航天方面,，2020年3月,，北京宇航推進科技有限公司自主研制的滄龍一號液氧/LNG液體火箭發(fā)動機（CL-1）全尺寸渦輪泵完成裝配及交付。這標(biāo)志著滄龍一號發(fā)動機研制工作將正式邁入系統(tǒng)級調(diào)試和測試階段,。

△北京深藍航天自主研制的“雷霆-5”（LT-5）液體火箭發(fā)動機

而北京深藍航天自主研制并采用3D打印技術(shù)的“雷霆-5”（LT-5）液體火箭發(fā)動機也取得了首次整機變推力長程試車的成功,。通過采用3D打印、電動驅(qū)控等新工藝,、新技術(shù),，顯著提高了產(chǎn)品的可靠性和測試維護性以及研制的迭代速度，將主要零部件的生產(chǎn)周期減少到一個月內(nèi),，從零部件到整機的裝配時間則減少到3小時以內(nèi),。

雖然南極熊尚未發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)完全3D打印火箭的案例,，但是非常高興看到越來越多的航天科技公司越來越重視3D打印技術(shù)在太空領(lǐng)域的應(yīng)用。通過查詢相關(guān)文獻,，南極熊列舉了一些很有意思的專利以供大家積極思考：

北京星際榮耀空間科技有限公司（CN209838557U）通過3D打印制造火箭發(fā)動機的總裝結(jié)構(gòu),，以內(nèi)部成型流道的方式替代傳統(tǒng)的管路件，減少了零件數(shù)量,，同時節(jié)省了組裝步驟以及管路購買成本,。
內(nèi)蒙動力機械研究所（CN112523902A）設(shè)計了一種噴管用3D打印復(fù)合材料固定殼體，降低了噴管結(jié)構(gòu)質(zhì)量,，提高發(fā)動機的質(zhì)量比,，對支撐導(dǎo)彈武器未來的升級具有重要意義。
藍箭航天空間科技股份有限公司（CN112459926A）將激光焊接與3D打印技術(shù)結(jié)合使用制造航天器推力室,，比現(xiàn)有技術(shù)工藝簡單,、制造周期短、節(jié)約成本,、可以大批量生產(chǎn)等,。
中國空間技術(shù)研究院（CN112590196A）利用脈沖電流作為非晶合金太空增材制造的熱源，對非晶合金進行點壓快速焊接及逐層增材制造,。過程中熱作用時間精準(zhǔn)可控,，可以保持原材料的非晶結(jié)構(gòu)，提高增材樣件的力學(xué)性能,。