2024 年，太空探索将达到新的高度，其中月球任务将成为重点。今年将迎来备受期待的 Artemis II mission (耳忒弥斯二号任务)，这是美国宇航局阿耳忒弥斯计划的一个里程碑，将在 50 年来首次将人类送回月球，宇航员将在这次历史性的旅程中绕月飞行。除了探月任务外，Europa Clipper (欧罗巴快艇)还将飞往木星的木卫二卫星，研究其宜居性并寻找生命迹象。首次亮相的新航天器包括 Blue Origin (蓝色起源)的New Glenn(新格伦号)，这是一种用于商业卫星任务的重型轨道运载火箭；欧洲航天局(ESA) 的Ariane 6是Ariane 5的更具通用性且更具竞争力的下一代发射系统，英国的Skyrora将于 2024 年初进行首次轨道之旅。
2024年还将启动 NASA 商业月球有效载荷服务 (CLPS) 计划下的几个关键项目，包括Astrobotic Technology的 Peregrine Lander、Intuitive Machines的 Nova-C 和Firefly Aerospace的 Blue Ghost，所有这些项目都旨在运送有效载荷到月球。此外，美国宇航局的 VIPER 漫游车将执行探索月球南极水冰的任务。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA) 的月球勘测智能着陆器 (SLIM) 将展示先进的月球着陆技术，而中国的嫦娥六号任务也将从月球背面进行突破性的月球样本返回。SpaceX 的星际飞船计划进行第三次、第四次、第五次及后续发射，标志着成本效益和可持续太空旅行的重大飞跃，其野心还延伸到火星任务。
2024 年，太空探索将迎来一波预期的进步，3D 打印的作用将引人注目且影响深远。这种太空探索方法已经改变了我们对太空制造的看法，提供了大量解决方案，有望使太空任务更加高效和可持续。当我们展望 3D 打印在太空探索中的巨大潜力时，让我们停下来欣赏这一创新领域在 2023 年所取得的进步。
发射器升空
作为太空3D打印领域的一项重大举措，太空栖息地领域的先驱Vast收购了总部位于加州的小型运载火箭制造商Launcher。此次收购将 Launcher 在开发高性能火箭发动机方面的专业知识与 Vast 雄心勃勃的创建人造重力空间站的使命结合起来。Launcher 拥有使用Velo3D和AMCM等增材制造 (AM) 巨头开发高性能火箭发动机的记录。这种增材制造方面的专业知识与 Vast 创建人造重力空间站的使命相结合，为太空 3D 打印的未来带来了巨大的希望。
Vast的雄心勃勃的目标是建造一个100米长的人造重力空间站，能够在轨道上容纳40多人。该项目凸显了 3D 打印在太空探索中日益重要的作用。此外，Vast对Launcher的收购清楚地表明增材制造正在成为先进太空技术不可或缺的一部分。随着 Launcher 的创始人Max Haot在 Vast 担任领导职务，一支由 120 多名员工组成的团队将结合他们在火箭工程和 3D 打印方面的专业知识，通力合作，使这一愿景成为现实。
△Launcher 的 Orbiter SN1 集成始于洁净室。
Virgin Orbit宣布破产
曾经估值 37 亿美元并在纳斯达克交易的维珍轨道公司 (Virgin Orbit) 在 2023 年面临惨淡的结局，根据美国破产法第 11 章申请破产并停止运营。这种发展令人沮丧，尤其是考虑到该公司最初在 3D 打印太空硬件领域的承诺。维珍轨道公司 (Virgin Orbit) 的困境在 1 月份的一次发射尝试失败后达到了顶峰，其 LauncherOne 火箭出现异常，导致过早关闭并未能进入轨道。
尽管将 3D 打印纳入其火箭制造流程并取得了一些成功，例如将发动机制造周期时间缩短了十倍，但 Virgin Orbit 仍无法获得从挫折中恢复所需的长期资金。2022年12月至2023年3月期间，该公司股价暴跌超过90%，标志着航天行业面临一个充满挑战的时期。维珍轨道公司的困难凸显了太空创业领域的竞争本质以及确保持续资金和可靠火箭发射的重要性。
Virgin Orbit 的困境是航天行业大趋势的一部分，其中包括利用 3D 打印技术的初创公司在内的几家初创公司在将火箭送入轨道方面面临着困难。这种充满挑战的形势，加上航空航天领域的技术裁员和外包，指出了不断变化的太空探索格局中的复杂动态。
Relativity Space的火箭革命
说到轨道火箭，去年三月，Relativity Space发射了世界上第一枚 3D 打印火箭，名为“Good Luck, Have Fun”(GLHF)。Terran 1 火箭高 110 英尺，在克服了之前的两次发射尝试后，从佛罗里达州卡纳维拉尔角起飞。虽然成功，但由于第二级的“异常”，火箭未能进入轨道。尽管遇到了这一挫折，但成功发射对于相对论空间和增材制造行业来说是一项重大成就。
Terran 1 火箭的与众不同之处在于，它是使用 Relativity 的机器人定向能量沉积 (DED) 系统 Stargate 建造的，该系统被认为是世界上最大的金属 3D 打印机。Relativity 的方法利用 DED 进行大规模 3D 打印，可能会影响航空航天业和整个制造业。Relativity 的成就具有将该技术应用于导弹生产、潜艇船体和飞机机身的潜力，凸显了 3D 打印在太空探索之外的更广泛影响。
△Terran R 基础设施正在加利福尼亚州长滩进行 3D 打印。
作为战略转变的一部分，继3月份发射尝试失败后，Relativity 决定于4月份停止其 Terran 1 小型运载火箭。该公司目前的重点是服务重型市场，Terran R 能够将最多 5,500 公斤的物体送入地球静止转移轨道，同时回收第一级。Relativity 为其 Terran R 火箭制定了雄心勃勃的计划，目标是不早于 2026 年首次发射。创始人蒂姆·埃利斯 (Tim Ellis) 强调，航天工业需要更具竞争力、多样化和颠覆性的发射能力。Terran R 正在开发为一种以客户为中心的可重复使用运载火箭，以满足这一需求。
轨道联盟：Agile Space和6K Additive
2023 年，Agile Space和6K Additive联手通过高温合金 3D 打印推进太空技术，特别是关键火箭部件。Agile 将在其 3D 打印组件制造工厂中认证并使用 6K Additive 的镍 625 (Ni625) 粉末，首先是 Agile 的 A2200 双组元自燃发动机。该发动机使用一种称为联氨的特殊燃料，使其无需传统的点火火花即可运行。增材制造实现了敏捷的快速开发周期，将航空航天组件的开发时间缩短至仅 12 个月。A2200 发动机采用 6K Additive 的 Ni625 粉末，专为月球着陆器而设计，为月球任务提供精确的控制和机动性。
△6K Additive 的 Ni625 粉末经认证可与 Agile 的 A2200 双组元推进剂自燃发动机一起使用
Ursa 的推进性突破
2023 年对于 3D 打印火箭发动机制造商Ursa Major来说是重要的一年。这家总部位于科罗拉多州的初创公司获得了资金，与 America Makes 合作，并分享了其3D 打印固体火箭发动机(SRM) 的新工艺。其杰出成就之一是在 D 轮融资中成功筹集 1.38 亿美元。这笔现金将支持 Ursa Major 的 Lynx 平台的开发，该平台专为 SRM 的模块化 3D 打印而设计。
此外，Ursa Major与America Makes的建立合作战略，于 2021 年启动，在 300 万美元的联邦资助下建立了大熊座先进制造实验室。2023 年，该合作伙伴关系延长至 2024 年中期，使 Ursa Major 能够扩大其能力。该伙伴关系还符合拜登政府关于联邦资助研发和国内制造的行政命令的更广泛目标，旨在提高制造能力和加强国家安全。
△涡轮设计工程师 Stephanie Gavell（左）和建造运营经理 Chaka Smith（右）正在组装 Ursa Major 的哈德利发动机之一
各种太空项目见证了 3D 打印的进步，展示了3D打印技术帮助塑造太空探索未来的潜力。3D打印技术对太空探索领域的影响是全方位的，它不仅改变了产品的设计和生产方式，而且为行业的未来发展打开了新的可能性。随着技术的不断进步，3D打印技术在太空探索领域的应用将更加广泛，推动整个行业向更高效、更智能、更可持续的方向发展。
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