全球首枚全3D打印火箭即将发射，美国太空公司Relativity Space

南极熊导读：3D打印技术可以帮助人类更好的开拓星际旅行。目前，许多火箭公司都已经在应用。

△Relativity Space3D打印火箭发动机全周期点火实验

南极熊获悉，3D打印火箭创业公司Relativity Space，最快有望在2022年夏季，发射首枚全金属3D打印火箭。原来目标日期2020年，变更为今年夏季，比原定计划大约晚了18个月。如果它这次成功实现发射Terran 1（人族1），那就意味着在商业发射行业站稳了脚跟。

△火箭机库和发射台基础设施，已于2022年4月完工

最新进展
Relativity首席财务官Mo Shahzad说，发射前的各项测试已于上周结束，火箭将于5月31日从加利福尼亚州长滩，运到佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场。

人族1号可将重达1000公斤（2204磅）的有效载荷送入预定轨道。据Shahzad称，首次发射是为了产品演示。虽然还没有正式发射，但是，目前已与美国宇航局和国防部的创新部门，签署了后续发射合同。

△火箭人族1（左）与人族R（右）体积对比

火箭发射需求高速增长
Shahzad表示，公司正在开发的另一款火箭——人族R，可重复使用；同时，对比人族1号的有效载荷提高近20倍，为运输商业级卫星等重型货物而研发。展望未来，鉴于客户对这种大型火箭的商业需求，“我们将优先考虑Terran R”。

Relativity公司的员工人数在过去两年中增长了五倍，达到近800人，已从投资者Mark Cuban、Blackrock 、Tiger Global Management LLC和Jared Leto等融资了约13亿美元。

△Terran 1配备9个Aeon火箭发动机

技术优势（60天造全金属3D打印火箭）
人族 1发动机最突出的性能是简约性——通过减少发动机燃烧室、点火器、涡轮泵、反作用力推进器和车辆增压系统中的零件数量，它只有100个左右的零件，而大多数火箭发动机通常有数千个零件。据称,这个发动机不用60天就能打印出来。

△3D打印的Relativity Space Aeon发动机

Stargate的专利技术实现了全新价值链和创新的结构设计。 Stargate工厂可以提高改善Terran 1火箭的设计，生产，质量和速度的能力，优势包括：

• 零固定工具，减少零件数量
• 更快的设计迭代和零件优化
• 实时质量控制和零件检查，在3D打印期间和之后检查零件，以确保它们符合最高的均匀度和质量标准
• 传感器和分析驱动的机器学习
• Relativity开发了多种专为3D打印设计的专有合金，以满足关键任务性能
  

金属3D打印技术，助力新的火箭制造模式
Relativity建立的星际之门Stargate工厂，这是第一个使火箭制造自动化的航空航天平台，垂直集成了智能机器人技术、软件和数据驱动的3D打印技术。

△充分利用3D打印特有的技术优势

Stargate工厂整合了世界上最大的金属3D打印机和AI驱动的控件，不断优化生产，从而大大提高了质量和时间，降低了成本，并可以实现制造以前不可能的产品设计。自己即可打印火箭95%的部件,其余仅5%的电缆、芯片或橡胶部件外购。

作为第一家全3D打印火箭应用的公司，人族该1是Relativity第一个应用产品。该公司宣称， 在20年内，他们的星际之门工厂将扩展到整个航空航天领域。

△一个全新的价值链：专门针对3D打印的设计部件→选择适合的原材料→金属3D打印成型→达到低成本、高效率的火箭制造目标

△专为Stargate设计的高强度合金线材。旨在满足关键任务结构要求的物理性能、内部材料表征实验室，可快速迭代新合金的开发

△智能控制，实时质量控制和零件检查，智能数据驱动制造，机器学习控制算法，增材减材一体化的金属3D打印，可实现复杂的几何形状

△传感器与分析，自动化机器人和路径规划，在制造过程中捕获验证和确认数据，系统架构灵活且高度可扩展，基于云的制造模拟和培训

Relativity认为，一般来说,火箭由有效载荷、制导、推进和结构这四个主要系统组成。它60年一直依靠大型工厂、固定工具、复杂的供应链和大量的体力劳动，在2年或更长时间内制造出包含100000多个零件的昂贵火箭。

△最大有效载荷：近地轨道1,250 KG至185 KM ；太阳同步轨道900 kg to 500 km ，700 kg to 1200 km

一级火箭9个Aeon 1 发动机；二级火箭1个Aeon Vac发动机，可重启。
推力：近地轨道每台发动机19,500 lbf-vac，组合175,500 lbf-vac；太阳同步轨道22,500 lbf-vac。

竞争激烈的太空业务
Relativity采用3D打印技术生产火箭，要与其他火箭初创公司和更成熟的航空航天公司，在激烈的市场中竞争，如埃隆马斯克的Space Exploration、Technologies Corp、Rocket Lab USA、Virgin Orbit Holdings、Astra Space和Jeff Bezos的Blue Origin LLC等。

△Relativity Space的室内3D打印技术

但是，Relativity表示，鉴于特有的3D打印生产能力，它可以比竞争对手更快地制造火箭和满足客户发射任务，90%以上的火箭由机器“打印”，对比传统制造工艺，有效降低了成本。

Relativity正在将Terran R的开发转移到长滩机场附近一家更大的工厂，占地100万平方英尺（93000平方），波音公司曾在这里制造C-17军用货机。该公司还表示，未来希望利用3D打印技术在火星上建立工业基地。

△Relativity的人族火箭工厂的效果图

Relativity Space 最近事件时间表：
> 2021年10月：人族1号进行第一阶段测试，包括防水、低温和飞行压力测试；
> 2021年12月：在LC-16完成了“雨鸟”测试。“雨鸟”是水系统的一部分，将用于减轻起飞时的声学影响；
> 2021年12月：在NASA位于密西西比州的斯坦尼斯航天中心，建造了一个新的双舱试验台，该公司在那里进行发动机测试；
> 2022年1月：完成了第一台真空发动机的完整测试，运行时间为310秒；
> 2022年2月：完成第一架全尺寸飞行器的结构测试；
> 2022年3月：进入第二阶段，从加利福尼亚总部运送到Stennis；
> 2022年4月：完成测试，在Stennis成功试射60秒；
> 2022年5月：进行运输，从斯坦尼斯运送到佛罗里达。

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