为什么说SpaceX星舰发射成果对3D打印的未来非常重要

南极熊获悉，美国太空探索技术公司（SpaceX）于北京时间3月14日，21点25分进行了第三次Starship（又称星际飞船、星舰）重型运载火箭的无人飞行测试，再次刷新了我们对太空探索的认知。

△2024年3月14日，Starship超重型火箭从德克萨斯州南部博卡奇卡海滩附近进行了第三次试飞

星舰全箭直径9米，高约120米，大概有40层搂高，起飞总推力达到7590吨，是当前人类建造的最大规模的火箭，旨在将宇航员和货物运送到地球轨道、月球、火星甚至更远的太空。同时，它的两级结构均由猛禽发动机提供动力其中高达69米的巨大一级助推器装有33台，二级航天器部分装有6台。

星舰在经历了2分40秒的发射后，按照计划成功进行了热分离，不过，大约3分钟后，星际在返回墨西哥湾溅落时与地面失去联系，此次发射任务提前结束。SpaceX发言人Dan Huot在直播中表示，超重型火箭在返回途中丢失了。

虽然，最后结果没有看到星舰着陆的画面，但这一次星舰试飞取得又一里程碑式的突破，显然成果已超越第二次。SpaceX公司公司的创始人和首席执行官（CEO）马斯克表示：“星舰已达到环绕速度。”

为什么说这与3D打印社区直接相关？

△Starship的猛禽发动机

Starship拥有大量3D打印部件

星舰项目展示了一种崭新的工程和制造技术，这引起了增材制造领域专业人士的广泛兴趣。马斯克曾在多次演讲中强调了SpaceX在星舰设计和生产中采用3D打印技术的重要性。在2017年9月的国际宇航大会上，他指出了使用3D打印技术制造星舰的重要性，并表示公司正在大量投资于此，将3D打印技术视为未来制造火箭结构的主要方式。

马斯克强调，SpaceX正将3D打印技术深度融入星舰的构造中，涵盖从发动机到机身的广泛应用。公司已成功应用该技术制造关键部件，例如燃烧室、喷嘴扩展器，以及多种用于航天器的支架、配件及其他元素。此外，SpaceX正大力研发创新的3D打印技术和材料，目标是显著提升制造流程的效率、产品质量和整体性能。

△星舰将宇航员和货物运送到更远星球的效果图

3D打印对于太空探索的潜力

这就是为什么近期3D大型太空系统制造商表现出色的原因。3D打印技术在太空探索方面发挥着关键作用。首先，它通过建造更轻、更高效的推进系统使进入轨道变得更容易。当前一代火箭发动机以及下一代基因推进系统（例如高超音速超燃冲压发动机）具有复杂的几何结构，这些结构优化只能通过增材制造才能产生的功率输出。

其次，在长期深空任务中，机载3D打印机能够生产备件（用于宇宙飞船和人类），避免携带每种可能的必要替换零件，提高效率。最后，增材制造在星际栖息地的建设中发挥着关键作用。携带大量备件对于星际飞船来说是不可行的，因此需要使用当地采购的材料和3D打印机进行建造。如果星际飞船能够成功地将人类送上月球和火星，未来的任务将需要携带大量3D打印机。

作为在航空航天工业中增材制造技术的先驱，SpaceX一直在广泛利用该技术为其火箭和航天器制造零件，特别是那些使用传统方法难以或不可能制造的零件。虽然SpaceX对其3D打印应用的详细信息保密，但据外媒报道，SpaceX采用粉末床激光熔融工艺3D打印制造复杂的发动机部件，如用于星际飞船和超重型助推器的猛禽发动机的喷油器板。

在过去的几十年里，SpaceX与几个3D打印品牌合作为其火箭制造零件最著名的是EOS、Concept Laser(GE公司)、Velo3D、SLMSolutions、Stratasys和3D Systems等。