全球首枚全3D打印火箭即將發(fā)射，美國太空公司Relativity Space

南極熊導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)可以幫助人類更好的開拓星際旅行。目前,，許多火箭公司都已經(jīng)在應(yīng)用。

△Relativity Space3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)全周期點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)

南極熊獲悉，3D打印火箭創(chuàng)業(yè)公司Relativity Space,，最快有望在2022年夏季，發(fā)射首枚全金屬3D打印火箭,。原來目標(biāo)日期2020年,，變更為今年夏季，比原定計(jì)劃大約晚了18個(gè)月,。如果它這次成功實(shí)現(xiàn)發(fā)射Terran 1（人族1）,，那就意味著在商業(yè)發(fā)射行業(yè)站穩(wěn)了腳跟。

△火箭機(jī)庫和發(fā)射臺基礎(chǔ)設(shè)施,，已于2022年4月完工

最新進(jìn)展
Relativity首席財(cái)務(wù)官M(fèi)o Shahzad說,，發(fā)射前的各項(xiàng)測試已于上周結(jié)束，火箭將于5月31日從加利福尼亞州長灘,，運(yùn)到佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射場,。

人族1號可將重達(dá)1000公斤（2204磅）的有效載荷送入預(yù)定軌道。據(jù)Shahzad稱,，首次發(fā)射是為了產(chǎn)品演示,。雖然還沒有正式發(fā)射，但是,，目前已與美國宇航局和國防部的創(chuàng)新部門,，簽署了后續(xù)發(fā)射合同。

△火箭人族1（左）與人族R（右）體積對比

火箭發(fā)射需求高速增長
Shahzad表示,，公司正在開發(fā)的另一款火箭——人族R,，可重復(fù)使用；同時(shí)，對比人族1號的有效載荷提高近20倍,，為運(yùn)輸商業(yè)級衛(wèi)星等重型貨物而研發(fā),。展望未來，鑒于客戶對這種大型火箭的商業(yè)需求,，“我們將優(yōu)先考慮Terran R”,。

Relativity公司的員工人數(shù)在過去兩年中增長了五倍，達(dá)到近800人,，已從投資者M(jìn)ark Cuban,、Blackrock 、Tiger Global Management LLC和Jared Leto等融資了約13億美元,。

△Terran 1配備9個(gè)Aeon火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

技術(shù)優(yōu)勢（60天造全金屬3D打印火箭）
人族 1發(fā)動(dòng)機(jī)最突出的性能是簡約性——通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室,、點(diǎn)火器、渦輪泵,、反作用力推進(jìn)器和車輛增壓系統(tǒng)中的零件數(shù)量,，它只有100個(gè)左右的零件，而大多數(shù)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通常有數(shù)千個(gè)零件,。據(jù)稱,這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)不用60天就能打印出來,。

△3D打印的Relativity Space Aeon發(fā)動(dòng)機(jī)

Stargate的專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全新價(jià)值鏈和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 Stargate工廠可以提高改善Terran 1火箭的設(shè)計(jì),，生產(chǎn),，質(zhì)量和速度的能力，優(yōu)勢包括：

• 零固定工具,，減少零件數(shù)量
• 更快的設(shè)計(jì)迭代和零件優(yōu)化
• 實(shí)時(shí)質(zhì)量控制和零件檢查,，在3D打印期間和之后檢查零件，以確保它們符合最高的均勻度和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
• 傳感器和分析驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)
• Relativity開發(fā)了多種專為3D打印設(shè)計(jì)的專有合金,，以滿足關(guān)鍵任務(wù)性能
  

金屬3D打印技術(shù),，助力新的火箭制造模式
Relativity建立的星際之門Stargate工廠，這是第一個(gè)使火箭制造自動(dòng)化的航空航天平臺,，垂直集成了智能機(jī)器人技術(shù),、軟件和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的3D打印技術(shù)。

△充分利用3D打印特有的技術(shù)優(yōu)勢

Stargate工廠整合了世界上最大的金屬3D打印機(jī)和AI驅(qū)動(dòng)的控件,，不斷優(yōu)化生產(chǎn),，從而大大提高了質(zhì)量和時(shí)間，降低了成本,，并可以實(shí)現(xiàn)制造以前不可能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。自己即可打印火箭95%的部件,其余僅5%的電纜,、芯片或橡膠部件外購,。

作為第一家全3D打印火箭應(yīng)用的公司，人族該1是Relativity第一個(gè)應(yīng)用產(chǎn)品。該公司宣稱,， 在20年內(nèi),，他們的星際之門工廠將擴(kuò)展到整個(gè)航空航天領(lǐng)域。

△一個(gè)全新的價(jià)值鏈：專門針對3D打印的設(shè)計(jì)部件→選擇適合的原材料→金屬3D打印成型→達(dá)到低成本,、高效率的火箭制造目標(biāo)

△專為Stargate設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度合金線材,。旨在滿足關(guān)鍵任務(wù)結(jié)構(gòu)要求的物理性能、內(nèi)部材料表征實(shí)驗(yàn)室,，可快速迭代新合金的開發(fā)

△智能控制,，實(shí)時(shí)質(zhì)量控制和零件檢查，智能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造,，機(jī)器學(xué)習(xí)控制算法,，增材減材一體化的金屬3D打印，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的幾何形狀

△傳感器與分析,，自動(dòng)化機(jī)器人和路徑規(guī)劃,，在制造過程中捕獲驗(yàn)證和確認(rèn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)架構(gòu)靈活且高度可擴(kuò)展,，基于云的制造模擬和培訓(xùn)

Relativity認(rèn)為,，一般來說,火箭由有效載荷、制導(dǎo),、推進(jìn)和結(jié)構(gòu)這四個(gè)主要系統(tǒng)組成,。它60年一直依靠大型工廠、固定工具,、復(fù)雜的供應(yīng)鏈和大量的體力勞動(dòng),，在2年或更長時(shí)間內(nèi)制造出包含100000多個(gè)零件的昂貴火箭。

△最大有效載荷：近地軌道1,250 KG至185 KM ,；太陽同步軌道900 kg to 500 km ,，700 kg to 1200 km

一級火箭9個(gè)Aeon 1 發(fā)動(dòng)機(jī)；二級火箭1個(gè)Aeon Vac發(fā)動(dòng)機(jī),，可重啟,。
推力：近地軌道每臺發(fā)動(dòng)機(jī)19,500 lbf-vac，組合175,500 lbf-vac,；太陽同步軌道22,500 lbf-vac,。

競爭激烈的太空業(yè)務(wù)
Relativity采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)火箭，要與其他火箭初創(chuàng)公司和更成熟的航空航天公司,，在激烈的市場中競爭,，如埃隆馬斯克的Space Exploration、Technologies Corp,、Rocket Lab USA,、Virgin Orbit Holdings、Astra Space和Jeff Bezos的Blue Origin LLC等。

△Relativity Space的室內(nèi)3D打印技術(shù)

但是,，Relativity表示,，鑒于特有的3D打印生產(chǎn)能力，它可以比競爭對手更快地制造火箭和滿足客戶發(fā)射任務(wù),，90%以上的火箭由機(jī)器“打印”,，對比傳統(tǒng)制造工藝，有效降低了成本,。

Relativity正在將Terran R的開發(fā)轉(zhuǎn)移到長灘機(jī)場附近一家更大的工廠,，占地100萬平方英尺（93000平方），波音公司曾在這里制造C-17軍用貨機(jī),。該公司還表示,，未來希望利用3D打印技術(shù)在火星上建立工業(yè)基地。

△Relativity的人族火箭工廠的效果圖

Relativity Space 最近事件時(shí)間表：
> 2021年10月：人族1號進(jìn)行第一階段測試,，包括防水,、低溫和飛行壓力測試；
> 2021年12月：在LC-16完成了“雨鳥”測試,�,！坝犋B”是水系統(tǒng)的一部分，將用于減輕起飛時(shí)的聲學(xué)影響,；
> 2021年12月：在NASA位于密西西比州的斯坦尼斯航天中心,，建造了一個(gè)新的雙艙試驗(yàn)臺，該公司在那里進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)測試,；
> 2022年1月：完成了第一臺真空發(fā)動(dòng)機(jī)的完整測試,，運(yùn)行時(shí)間為310秒；
> 2022年2月：完成第一架全尺寸飛行器的結(jié)構(gòu)測試,；
> 2022年3月：進(jìn)入第二階段,，從加利福尼亞總部運(yùn)送到Stennis；
> 2022年4月：完成測試,，在Stennis成功試射60秒,；
> 2022年5月：進(jìn)行運(yùn)輸，從斯坦尼斯運(yùn)送到佛羅里達(dá),。

關(guān)于更多Relativity Space 3D打印火箭的新聞,，請閱讀其他相關(guān)內(nèi)容：
Relativity宣布在未來幾周發(fā)射全3D打印火箭Terran 1，發(fā)動(dòng)機(jī)僅有100個(gè)零件