相對(duì)論空間積壓火箭發(fā)射訂單達(dá)12億美元,，NASA和AI太空工廠推出3D打印月球前哨計(jì)劃

導(dǎo)讀：在過(guò)去的一個(gè)月里,，航空航天領(lǐng)域已經(jīng)宣布了幾個(gè)與3D打印有關(guān)的里程碑,，從用于小行星探索的新的彈跳空間機(jī)器人到美國(guó)國(guó)家航空航天局向月球軌道發(fā)射新的先鋒衛(wèi)星。

2022年7月5日,，南極熊獲悉,，美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心、空間技術(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)AI 太空工廠（SpaceFactory）和3D打印火箭制造商相對(duì)論空間（Relativity Space）的兩項(xiàng)新進(jìn)展已經(jīng)曝光,。前兩者已經(jīng)公布了他們對(duì)NASA的3D打印月球前哨LINA的設(shè)計(jì),，而RelativitySpace已經(jīng)與天基通信公司OneWeb簽署了一項(xiàng)多發(fā)射協(xié)議，在2025年發(fā)射其低地球軌道（LEO）衛(wèi)星,。

△3D打印的LINA月球前哨的效果圖,。圖片來(lái)自AI SpaceFactory。

LINA月球前哨計(jì)劃

LINA的設(shè)計(jì)和測(cè)試是美國(guó)宇航局REACT項(xiàng)目的一部分,，這一項(xiàng)目旨在推進(jìn)AI SpaceFactory為該機(jī)構(gòu)的3D打印棲息地挑戰(zhàn)所創(chuàng)造的技術(shù)和材料,。

美國(guó)宇航局目前正在進(jìn)行幾個(gè)項(xiàng)目，以建造月球結(jié)構(gòu),，包括與德克薩斯州建筑公司ICON合作的一對(duì)夫婦,，以3D打印火星棲息地。據(jù)悉,，他的計(jì)劃是模擬未來(lái)宇航員訪問(wèn)火星表面時(shí)將經(jīng)歷的真實(shí)條件,，并采用增材方式制造一個(gè)由月球雷石制成的月球發(fā)射臺(tái)。

AI SpaceFactory剛開(kāi)始所使用的原始聚合物是用火星雷石模擬物制成的,，后來(lái)對(duì)打印材料進(jìn)行了修改以模擬出最真實(shí)的月球雷石材質(zhì),，并將在美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的真空室中進(jìn)行測(cè)試，以模擬月球上的環(huán)境條件,。

測(cè)試階段的結(jié)果將提供有關(guān)開(kāi)發(fā)能夠在月球表面建造大型結(jié)構(gòu)的可持續(xù)3D打印系統(tǒng)的進(jìn)一步信息,，該系統(tǒng)最終將被用于打印LINA。

美國(guó)宇航局和AI SpaceFactory現(xiàn)在已經(jīng)透露了LINA的設(shè)計(jì),，它將由自主機(jī)器人在月球南極沙克爾頓火山口附近建造,。據(jù)預(yù)測(cè)，火山口山峰上的近乎連續(xù)的陽(yáng)光可以提供太陽(yáng)能,，而火山口內(nèi)部的陰影應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)水冰的采集,。

LINA設(shè)計(jì)有3D打印的 "羅馬式 "拱門，能夠以最小的材料承受高的壓縮負(fù)荷,，拱門頂部將建造有2.7米的月球雷石結(jié)構(gòu)層,，用于防護(hù)輻射,、微隕石、月球地震活動(dòng)和極端熱波動(dòng),。

據(jù)AI太空工廠稱，他們所開(kāi)發(fā)的雷石聚合物復(fù)合材料的強(qiáng)度足以支撐月球前哨的幾何形狀,，以創(chuàng)建一個(gè)可持續(xù)的和持久的結(jié)構(gòu),，可以支持長(zhǎng)期居住，并可能在未來(lái)前往其他星球,。預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候?qū)⒃谡婵帐抑羞M(jìn)行第一次測(cè)試打印,。

AI SpaceFactory的CEODavid Malott說(shuō)："我們的火星棲息地原型MARSHA證明了用聚合物復(fù)合材料進(jìn)行3D打印是在嘗試在地外空間居住的絕佳選擇。接下來(lái),，我們將在一個(gè)新的背景下開(kāi)展試驗(yàn),，在一個(gè)沒(méi)有大氣壓力或天氣系統(tǒng)的環(huán)境中開(kāi)發(fā)LINA并將它打印出來(lái)，用新的和更精確的變量來(lái)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù),。"

相對(duì)論空間公司獲得了12億美元的發(fā)射合同

與此同時(shí),，Relativity Space公司在與OneWeb公司簽訂了多份發(fā)射協(xié)議后，其Terran R火箭的預(yù)發(fā)射合同積壓總額達(dá)到12億美元,。Terran R是該公司的第一個(gè)可重復(fù)使用,、完全3D打印的運(yùn)載火箭，預(yù)計(jì)將于2025年發(fā)射,，接著是最初的Terran 1,，該運(yùn)載火箭即將進(jìn)行首次軌道發(fā)射。

去年6月,，RelativitySpace公司籌集了6.5億美元來(lái)加速Terran R的生產(chǎn),，它將能夠向低地軌道發(fā)射超過(guò)20000公斤的物體。Terran R是一個(gè)兩級(jí)火箭,，高216英尺,，直徑16英尺，有效載荷整流罩5米,，將能夠向軌道輸送比Terran 1多20倍的有效載荷,。

在與OneWeb的多年發(fā)射服務(wù)協(xié)議中，TerranR將從2025年開(kāi)始發(fā)射該通信公司的低地軌道第二代衛(wèi)星,，為其現(xiàn)有的648顆在軌衛(wèi)星增加容量和新的功能,。Terran R將從Relativity Space位于卡納維拉爾角空軍基地的場(chǎng)地發(fā)射OneWeb任務(wù)。

OneWeb公司首席技術(shù)官M(fèi)assimilianoLadovaz說(shuō)："我們?yōu)榕cRelativity公司達(dá)成的協(xié)議感到興奮,，我們一直欽佩Relativity公司是航空航天制造業(yè)的真正顛覆者,。Relativity將為我們的發(fā)射計(jì)劃在未來(lái)增加新的能力"。

盡管距離Terran R火箭發(fā)射還有幾年時(shí)間,，但OneWeb是Relativity Space為火箭服務(wù)爭(zhēng)取到的第五個(gè)客戶,。值得注意的是,，多項(xiàng)發(fā)射協(xié)議已經(jīng)使Relativity Space公司的積壓項(xiàng)目總額超過(guò)了12億美元。

Relativity Space公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Tim Ellis說(shuō)："我們很榮幸被OneWeb公司選中,，幫助他們發(fā)射第二代星鏈火箭,。他們有一個(gè)令人難以置信的團(tuán)隊(duì)、技術(shù)和勢(shì)頭,，這家公司作為衛(wèi)星通信領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者,，已經(jīng)有數(shù)百顆運(yùn)行中的衛(wèi)星在軌道上。顯然,，市場(chǎng)需要更多的顛覆性發(fā)射能力,，而相對(duì)論正在開(kāi)發(fā)Terran R以滿足這一額外需求。我們迫不及待地計(jì)劃,、執(zhí)行并與oneweb一起成功發(fā)射這些任務(wù)",。

△左圖：Terran1火箭。右圖,。具有20倍有效載荷能力的Terran R火箭,。圖片來(lái)自Relativity Space。

世界各國(guó)的火箭發(fā)射成本對(duì)比

事實(shí)上,，世界上可以提供商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射的國(guó)家或廠家并不多,，而一直活躍在社交媒體前線的馬斯克所創(chuàng)立的SpaceX公司就是其中一家。去年12月,，SpaceX 的獵鷹 9 號(hào)火箭發(fā)射了一個(gè)貨艙,，為國(guó)際空間站的宇航員運(yùn)送物資和圣誕禮物。升空僅八分鐘后,，火箭的第一級(jí)就返回地球,，降落在 SpaceX 在大西洋的一艘無(wú)人駕駛飛船上。這標(biāo)志著公司第100次成功登陸,。與 Jeff Bezos 的 Blue Origin 和 Ball Aerospace 等其他公司一樣,，SpaceX 正在設(shè)計(jì)和建造創(chuàng)新的航天器，通過(guò)使其更加常規(guī)和負(fù)擔(dān)得起來(lái)加速太空交付,。但是,，將貨運(yùn)火箭發(fā)射到太空需要多少費(fèi)用？這些費(fèi)用多年來(lái)發(fā)生了怎樣的變化,？

圖注：

1,、soyuz(聯(lián)盟號(hào)飛船，前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的一款載人飛船).

2,、Saturn V,，譯農(nóng)神五號(hào)，亦稱為月球火箭,，是NASA在阿波羅計(jì)劃和天空實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃兩項(xiàng)太空計(jì)劃中使用的多級(jí)可拋式液體燃料火箭,。

3,、Space Shuttle （航天飛機(jī)）是一種往返于近地軌道和地面間的、可重復(fù)使用的運(yùn)載工具,。

4,、long march 3b(長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭)，是 20 世紀(jì) 90 年代末期中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制的一型三級(jí)液體捆綁火箭,。

5,、Delta Heavy，三角洲重型運(yùn)載火箭,，為波音公司所研制的火箭載。

6,、Angara,，“安加拉”系列火箭是蘇聯(lián)解體后俄羅斯研發(fā)的首個(gè)運(yùn)載火箭系列。

7,、Falcon 1,，SpaceX獵鷹 1 號(hào)。

8,、Falcon 9,，SpaceX獵鷹 9 號(hào)。

9,、Falcon heavy,，SpaceX重型獵鷹。

10,、Starship(estimate),，SpaceX星際飛船。

在上圖中,，我們根據(jù)美國(guó)戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心的數(shù)據(jù),，查看了自 1960 年以來(lái)全球太空發(fā)射的每公斤成本。

現(xiàn)在,，馬斯克的SpaceX公司憑借巨大的價(jià)格優(yōu)勢(shì),，已經(jīng)把其它火箭，包括歐洲和俄羅斯的市場(chǎng)差不多要搶完了,，以致俄羅斯航天負(fù)責(zé)人羅戈津大為光火,，稱NASA暗中支持馬斯克在火箭發(fā)射上搞傾銷，雖然馬斯克商業(yè)發(fā)射一次只要6200萬(wàn)美元,，但給NASA發(fā)射每次卻要高得多,，相當(dāng)于NASA在補(bǔ)貼馬斯克，搞掉其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,。

當(dāng)然,，馬斯克不光搶其它國(guó)家“國(guó)家隊(duì)”的發(fā)射合同,，甚至最近幾次發(fā)射星鏈網(wǎng)衛(wèi)星時(shí)，馬斯克都騰出了一部分載荷搭載其它小型衛(wèi)星,，開(kāi)始搶剛剛崛起的小型火箭發(fā)射商火箭實(shí)驗(yàn)室的生意,。那么，馬斯克的火箭究竟有多便宜,，把全球火箭發(fā)射市場(chǎng)搞得雞飛狗跳,，重新洗牌的呢？

下面給出了更為詳細(xì)的世界各國(guó)主要火箭的發(fā)射價(jià)格,，大家可以做一個(gè)對(duì)比：

以上7種火箭,，只有獵鷹9號(hào)火箭是商業(yè)火箭且可重復(fù)使用，發(fā)射價(jià)格也比其它火箭低得多,，大約只有其它國(guó)家主力火箭的½到¼,。這還沒(méi)算該火箭巨大的發(fā)射利潤(rùn)，根據(jù)馬斯克的說(shuō)法,，第一次發(fā)射的利潤(rùn)就是30%,，然后除去整流罩、第二段,、燃料等費(fèi)用,，制造一枚獵鷹9號(hào)的費(fèi)用實(shí)際在3040萬(wàn)美元左右。現(xiàn)在回收次數(shù)最多的一枚已發(fā)射了5次,，即使不算整流罩回收節(jié)約的費(fèi)用,，單次發(fā)射成本也已經(jīng)降到了1908萬(wàn)美元，相當(dāng)于每公斤載荷發(fā)射成本只有837美元,，其它火箭的競(jìng)爭(zhēng)已沒(méi)有任何意義了,。不過(guò)在今年3月份，受到原材料價(jià)格上漲等因素影響,，SpaceX公司的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星產(chǎn)品和火箭發(fā)射服務(wù)應(yīng)聲漲價(jià),。SpaceX官網(wǎng)顯示，由于通脹水平過(guò)高,，公司將從5月起全面上調(diào)服務(wù)價(jià)格,。獵鷹9號(hào)以及獵鷹重型火箭的發(fā)射起價(jià)將分別由6200萬(wàn)美元和9000萬(wàn)美元上調(diào)至6700萬(wàn)美元和9700萬(wàn)美元，上調(diào)幅度約8%,。

不僅如此,，從打造獵鷹火箭開(kāi)始，馬斯克就將安全放在第一位,，采取多種措施確�,；鸺�發(fā)射的安全。新生產(chǎn)的火箭首先要進(jìn)行全時(shí)段靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試，然后才會(huì)運(yùn)到發(fā)射場(chǎng),，在沒(méi)有載荷的情況下進(jìn)行第二次10秒鐘靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試,，完成后才會(huì)加裝載荷發(fā)射�,；鸺�也有較大的冗余,，即使有兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法工作，也能確保發(fā)射成功,。目前獵鷹9號(hào)已成為世界上最可靠的火箭,，以93次發(fā)射，91次完全成功,，一次半成功,，一次全失敗，97.8%的成功率,，高居現(xiàn)役主力火箭的榜首,。

如此驕人的成績(jī)并不是馬斯克的終點(diǎn)，而僅僅是他的起點(diǎn),。馬斯克聲稱正在打造的火星星艦將批量生產(chǎn)，未來(lái)的火箭發(fā)射將只有燃料和發(fā)射成本,，最終將達(dá)到200萬(wàn)美元發(fā)射一次,，載荷達(dá)100噸，算下來(lái)成本只有20美元/公斤,，和現(xiàn)在的飛機(jī)票差不多,。

20 世紀(jì)的特點(diǎn)是兩個(gè)冷戰(zhàn)對(duì)手蘇聯(lián)(USSR) 和美國(guó)之間為了獲得卓越的太空飛行能力而展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。太空競(jìng)賽帶來(lái)了巨大的技術(shù)進(jìn)步,，但這些創(chuàng)新付出了高昂的代價(jià),。例如，在 1960 年代,，美國(guó)宇航局花費(fèi) 280 億美元將宇航員送上月球,，今天的成本經(jīng)通脹調(diào)整后相當(dāng)于約 2880 億美元。在過(guò)去的二十年里,，世界各地不斷發(fā)展起來(lái)的太空初創(chuàng)公司已經(jīng)證明他們可以與波音和洛克希德馬丁等重量級(jí)航空航天承包商競(jìng)爭(zhēng),。今天，SpaceX 火箭發(fā)射的成本可能比 60 年代俄羅斯聯(lián)盟號(hào)的乘坐成本便宜 97%,。

△2000-2022年的太空飛行成本變化

如果真是這樣,，人類還有什么理由不向太空發(fā)展呢？太空旅游,、太空房地產(chǎn),、太空采礦等領(lǐng)域可能已真的在向我們招手了。

參考閱讀：

1.      （看看這7種火箭的價(jià)格對(duì)比，哪里還有什么價(jià)格戰(zhàn),？獵鷹完全就是碾壓�,。。�https://zhuanlan.zhihu.com/p/176941660

2.      SpaceX創(chuàng)建前后向太空發(fā)射火箭的成本對(duì)比（https://www.visualcapitalist.com/the-cost-of-space-flight/）

3.      列出全球各大火箭成本,，還說(shuō)馬斯克火箭回收沒(méi)用,？（https://www.163.com/dy/article/G9MPTAVH0511N6MT.html）

4.      太空發(fā)射到低地球軌道：它的成本是多少？（https://aerospace.csis.org/data/space-launch-to-low-earth-orbit-how-much-does-it-cost/）

5.      SpaceX引領(lǐng)新一輪太空競(jìng)賽 火箭發(fā)射越來(lái)越便宜（https://m.huanqiu.com/article/9CaKrnKaVuo）