Relativity Space即将发射第一枚3D打印火箭

导读：随着增材制造技术的快速发展，使用3D打印制造关键零部件已经在航空航天领域变得越来越普遍，各种应用案例也不断涌现。例如，Rocket Lab（火箭实验室）已经采用这种工程技术来制造卢瑟福发动机，这款发动机自2017年以来一直为其Electron火箭提供动力。2014年，Aerojet Rocketdyne首次测试了其3D打印的Bantam发动机，并在2017年宣布进行改造。联合发射联盟（ULA）在2010年代初开始将增材制造融入其工作流程，并在2016年用Stratasys打印的部件发射了其第一个Atlas V。

2022年8月18日，南极熊获悉，Relativity Space（相对论太空）公司宣布将发射第一枚常规3D打印火箭——Terran 1，这将成为增材制造和火箭发射领域的重要里程碑。

谈及这次首发任务时，Relativity公司的发射业务经理Pam Garcia十分激动，她曾在今年7月中旬曾前往第16号发射场，彼时的新式Terran 1火箭的第一级正耐心地“坐”在发射台上，工作人员在紧张地对其进行一系列测试。7月下旬，Relativity公司宣布了一个重要的里程碑：它首次同时完成了九个火箭的Aeon 1发动机的点火测试。完成这项工作后，Relativity Space正在朝着在公司整合火箭的第一级和第二级之前进行所谓的负载周期（MDC）测试的方向发展。

Pam Garcia说："当我们即将进入第一阶段的首个任务工作周期时，这是一个验收测试。这一点很重要，在进入发射前，我们要验证系统的性能是否达到预期范围。所以，把它看作是飞行前的检查表。你要确保每个系统都符合其合格的数据，并且设计工程师还要验证他们的数据。”

2020年12月，Relativity曾在美国宇航局密西西比州的斯坦尼斯航天中心（SSC）对其Aeon 1发动机之一进行了MDC测试。在那次测试中，团队以全功率运行发动机187秒，证明发动机能够 "以类似飞行的配置运行"。

3D打印火箭

总部位于长滩的Relativity Space由Tim Ellis和Jordan Noone于2015年联合创立，其雄心壮志不仅是用增材制造技术制造火箭，而且还有帮助人类登上更多地外行星，这是其他公司的共同目标，比如同为发射供应商的SpaceX。

Relativity公司开始时是一家由风险投资支持的初创企业，早在2018年就已经有超过10亿美元的谅解备忘录（MOU）和意向书（LOI）。它的大部分增材制造业务都在其12万平方英尺的总部和未来工厂开展，那里有Stargate，该公司称之为世界上最大的金属3D打印机的。

Garcia说："我们正在颠覆有着60年历史的航空航天业，相对论所提供的是一个彻底简化的供应链。我们能够在60天内制造出一枚火箭，零件数量减少了100倍，这要归功于我们的软件驱动制造和3D打印技术。”

Relativity与美国国家航空航天局和美国空军合作，建立了其发射基础设施。它有两个测试设施，用于在SSC进行发动机和阶段测试。它与美国空军签订了进入佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地（CCSFS）和加利福尼亚州范登堡空军基地（VSFB）的权利协议。

它正在VSFB的330号大楼及其周围建立其存在。相对论还升级了CCSFS的第16号发射场，该发射场以前用于发射以下导弹：Titan I, Titan II, Pershing 1A and Pershing II。

△佛罗里达州卡纳维拉尔角的LC-16：1959年至1988年间，LC-16共支持了141次发射，今年，它将举办#Terran1的首次轨道发射，这是该站点34年来的首次发射。

从一个具有如此丰富历史的地点发射，Relativity公司在推进3D打印火箭的过程中，希望以自己的传承为基础。Carcia说，随着Terran 1火箭的每次连续发射，该公司的目标是利用其增材制造能力制造越来越多的火箭。

Garcia说："与其他一些拥有3D打印部件的行业供应商不同，我们不仅要3D打印我们的燃料罐，而且还要打印我们的发动机。我们正朝着95%的打印车辆的目标迈进。目前，Terran 1将有85%的体积都是打印完成的。"

“祝你好运，玩得开心”

Garcia作为佛罗里达州团队的一员，发挥着举足轻重的作用。从安博瑞德航空大学毕业后，她首先在SpaceX公司升职，成为该公司第一位女性认证发射控制员。现在，作为相对论空间公司的领导者，她身兼数职，支持这次和未来的发射活动。

Garcia说："我是发射操作的经理，将监督整个发射操作团队：包括控制团队、飞行器集成团队和发射供应链团。因此，作为在位的领导人之一，我有很多人都在寻找我的直接领导，无论是简单的获取正确的零件以实现最后的收尾工作，还是指导发射流动活动。Relativity公司的首次任务对火箭和开普敦的团队来说都是一个证明的机会。公司领导选择在没有有效载荷的情况下飞行这第一枚Terran 1火箭，并将在综合飞行器的顶部有一个鼻锥，而不是有效载荷整流罩，这将在下次发射中出现。我们将做的部分工作是第一个鼻锥到阶段-2的大量配合，验证两端是否能够结合在一起，这将为我们今后的整流罩任务提供良好的练习。"

由于这次发射不会有客户的有效载荷，该公司将这次任务命名为 "好运，快乐"。但不仅仅是享受发射，这次任务将给团队带来宝贵的经验，因为成员们正在准备第2次发射：这是美国宇航局文图拉级发射服务演示2（VCLS Demo 2）合同的一部分。

它是美国宇航局肯尼迪航天中心的发射服务计划（LSP）在2020年选定的三家公司之一，以发射一系列小型卫星，支持立方体卫星发射计划（CSLI）：

• 阿斯特拉空间公司— 390万美元
• Firefly Black LLC — 980万美元
• Relativity Space Inc.— 300万美元
  

根据2021年8月的LSP介绍，Relativity的第二个任务是纳米卫星的教育发射（ELaNa）42。当时，NASA指出，发射日期是2022年第二季度末的NET CY。在Terran1进行块升级之前，它将再推出一个目前尚未公开的客户，以将火箭从使用九个Aeon 1发动机转换为使用单个Aeon R发动机。

2022年1月，美国宇航局向相对论空间的Terran 1号火箭授予了另一份发射合同，这次是作为12个风险类收购专用和共享（VADR）任务之一。Terran 1号火箭还有其他一些即将进行的发射合同，包括与乘用车公司Spaceflight、Momentus和Iridium。

△来自LC-16 Blockhouse的POV关于最近的旋转启动测试操作

Terran R火箭的发射

即使有了Terran 1火箭的所有积累和工作，Relativity Space仍在为其第二枚火箭投入大量工作：3D打印和完全可重复使用的Terran R火箭。该公司的目标是在2024年开始发射它。它能够将20,000公斤的货物运到低地球轨道，是Terran 1的20倍。

截至6月，有五个客户签署了使用TerranR的任务，如与OneWeb的多发射交易，以支持其不断增长的通信卫星群，该交易价值约12亿美元，包括多次发射。可当然，Relativity所宣布的最有野心的任务是与Impulse Space合作：向火星提供第一个商业有效载荷。

Garcia说：“这不仅对公司和商业太空探索来说是重要的下一步，而且对地球上和地球外的增材制造的发展也是如此。3D打印为我们开辟了这条道路。如果我们能够3D打印车辆，我们就可以将这项技术扩展到其他基础设施，其他技术，使我们能够在火星和其他地方建立殖民地。"