天方夜譚？3D打印火箭迎來測(cè)試，即將上天
魔猴君 行業(yè)資訊 1823天前
人們利用3D打印來生產(chǎn)一些小型的或便攜式的東西已經(jīng)不再稀奇。然而，很少有人能會(huì)利用這項(xiàng)技術(shù)來制造龐然大物，尤其是制造火箭——這聽起來就像個(gè)天方夜譚的任務(wù)。不過，初創(chuàng)公司Relativity Space的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Tim Ellis可不這么認(rèn)為。
在Relativity Space公司洛杉磯總部的工廠里，有4臺(tái)世界上最大的金屬3D打印機(jī)，它們不分日夜地制造火箭零件。而且，該公司第一艘3D打印火箭馬上就要送往密西西比州進(jìn)行測(cè)試。
Relativity Space公司最新型號(hào)的專利3D打印機(jī)名為“星際之門（Stargate）”，高30英尺，有兩條巨大的機(jī)械手臂，像觸角一樣從機(jī)器主體上伸出來。Terren-1火箭則是Relativity Space公司的第一枚火箭；按質(zhì)量來算，這種火箭的95%都將由Stargate 3D打印機(jī)制造生產(chǎn)，只有一些電子設(shè)備、電纜、移動(dòng)部件和橡膠墊圈不會(huì)被打印出來。
為了制造出3D打印的火箭，Tim Ellis和他的團(tuán)隊(duì)不得不重新思考火箭的設(shè)計(jì)方式。這也就導(dǎo)致Terren-1火箭的零件將比同類火箭少100倍；例如，它的發(fā)動(dòng)機(jī)Aeon僅由100個(gè)部件組成，而一個(gè)典型的液體燃料火箭可能有數(shù)千個(gè)部件。
Tim Ellis聲稱，通過對(duì)零部件進(jìn)行整合和優(yōu)化，Relativity Space公司將能夠在60天內(nèi)讓火箭完成從"一堆原材料"到“登上發(fā)射臺(tái)“的轉(zhuǎn)變——至少在理論上可以實(shí)現(xiàn)。不過，Relativity Space公司還沒有組裝出最終的Terren-1火箭，而且最早也要到2021年才能發(fā)射火箭。
在組裝完成后，Terren-1火箭將高達(dá)100英尺，能夠?qū)⒅剡_(dá)2800磅的衛(wèi)星送入近地軌道——從這一方面來說，它比小型衛(wèi)星發(fā)射裝置要強(qiáng)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型火箭的有效載荷能力，如SpaceX 的 Falcon 9。所以，Terren-1火箭將特別適合運(yùn)載中型衛(wèi)星。
太空咨詢公司Northern Sky Research的高級(jí)分析師Shagun Sachdeva表示，“Terren-1火箭通過全面的測(cè)試將是Tim Ellis及其團(tuán)隊(duì)證明這項(xiàng)新技術(shù)的里程碑”。因?yàn)樵谀侵螅摴揪涂梢蚤_始解決其他問題，比如是否需要每60天就發(fā)射一枚新火箭。
實(shí)際上，Relativity Space并不是唯一一家使用3D打印技術(shù)的火箭公司。SpaceX、Blue Origin、Rocket Lab 等公司也會(huì)使用這項(xiàng)技術(shù)來打印特定的部件。但是，Tim Ellis認(rèn)為，航天工業(yè)需要想得更長遠(yuǎn)，3D打印火箭才是人類未來在火星與地球之間運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵。
29歲的Tim Ellis和26歲的Jordan Noone（Relativity Space公司的聯(lián)合創(chuàng)始人）從大學(xué)時(shí)代起就一直在制造火箭，他們?cè)谀霞又荽髮W(xué)鼎鼎大名的火箭團(tuán)隊(duì)工作，后來又在Blue Origin和SpaceX就職；在Blue Origin工作時(shí)，Tim Ellis開始設(shè)想打造一個(gè)幾乎不需要人手的機(jī)器人火箭工廠。不過，這個(gè)目標(biāo)需要通過巨型3D打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
如Tim Ellis所愿，后來他創(chuàng)立了Relativity Space公司，并擁有了自己的3D打印機(jī)和火箭工廠。Stargate 3D打印機(jī)的第一個(gè)版本大約15英尺高，由三個(gè)機(jī)械臂組成；手臂用于焊接金屬，監(jiān)控打印機(jī)的進(jìn)程，并糾正缺陷。
現(xiàn)在，Relativity Space公司擁有了全新版本的Stargate 3D打印機(jī)，它的高度是原來的兩倍，只有兩條機(jī)械手臂，但能夠完成的任務(wù)卻比以前“三條手臂”更多了；除此之外，它還可以一次性打印出更大的組件，比如火箭的整流罩或燃料室。據(jù)悉，下一版本的Stargate 3D打印機(jī)將再次擴(kuò)大一倍，這對(duì)公司制造更大的火箭更有幫助。
Tim Ellis透露，Relativity Space公司制造火箭的真正秘密在于，利用人工智能來“告訴”3D打印機(jī)該做什么。在打印之前，工作人員會(huì)對(duì)打印結(jié)果進(jìn)行模擬，然后對(duì)3D打印機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)，以降低不良率。隨著新部件不斷被制造出來，機(jī)器學(xué)習(xí)算法也在變得更好，直到它最終能夠自己糾正3D打印的效果。
在未來，3D打印機(jī)將認(rèn)識(shí)到自己的錯(cuò)誤，自己控制切割和添加金屬，直到生產(chǎn)一個(gè)完美的部件。Tim Ellis認(rèn)為這是將自動(dòng)化制造帶到其他世界的關(guān)鍵。他說道：“Stargate 3D 打印機(jī)正在制造火箭部件。”
然而，并不是所有人都贊同 Relativity Space 公司制造火箭的方式。初創(chuàng)公司 Launcher Space 也在使用 3D 打印技術(shù)，但該公司首席執(zhí)行官 Max Haot 認(rèn)為：“在航空航天行業(yè)，每個(gè)人都在盡可能快地利用 3D 打印技術(shù)，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件領(lǐng)域。問題是，與傳統(tǒng)的火箭制造方法相比，3D 打印是否值得？我們對(duì)這個(gè)問題持否定態(tài)度。”
目前，Relativity Space 公司已經(jīng)與幾家主要的衛(wèi)星運(yùn)營商簽署了價(jià)值數(shù)億美元的協(xié)議，其中包括 Telesat LEO 和 Momentus；Tribe Capital 合伙人 Arjun Sethi 也投資了 Relativity Space 公司，他還認(rèn)為亞馬遜的 AWS云服務(wù)可以為規(guī)模較小的太空公司提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施。
北方天空研究公司的 Sachdeva 認(rèn)為，Relativity Space 公司在航天 3D 打印方面的專業(yè)知識(shí)可能會(huì)有超越火箭本身的持久價(jià)值。Sachdeva 說：“對(duì)于整個(gè)行業(yè)來說，這是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步。”
