Relativity Space即將發(fā)射第一枚3D打印火箭

導(dǎo)讀：隨著增材制造技術(shù)的快速發(fā)展，使用3D打印制造關(guān)鍵零部件已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域變得越來(lái)越普遍，各種應(yīng)用案例也不斷涌現(xiàn)。例如，Rocket Lab（火箭實(shí)驗(yàn)室）已經(jīng)采用這種工程技術(shù)來(lái)制造盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)自2017年以來(lái)一直為其Electron火箭提供動(dòng)力。2014年，Aerojet Rocketdyne首次測(cè)試了其3D打印的Bantam發(fā)動(dòng)機(jī)，并在2017年宣布進(jìn)行改造。聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）在2010年代初開(kāi)始將增材制造融入其工作流程，并在2016年用Stratasys打印的部件發(fā)射了其第一個(gè)Atlas V。

2022年8月18日，南極熊獲悉，Relativity Space（相對(duì)論太空）公司宣布將發(fā)射第一枚常規(guī)3D打印火箭——Terran 1，這將成為增材制造和火箭發(fā)射領(lǐng)域的重要里程碑。

談及這次首發(fā)任務(wù)時(shí)，Relativity公司的發(fā)射業(yè)務(wù)經(jīng)理Pam Garcia十分激動(dòng)，她曾在今年7月中旬曾前往第16號(hào)發(fā)射場(chǎng)，彼時(shí)的新式Terran 1火箭的第一級(jí)正耐心地“坐”在發(fā)射臺(tái)上，工作人員在緊張地對(duì)其進(jìn)行一系列測(cè)試。7月下旬，Relativity公司宣布了一個(gè)重要的里程碑：它首次同時(shí)完成了九個(gè)火箭的Aeon 1發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火測(cè)試。完成這項(xiàng)工作后，Relativity Space正在朝著在公司整合火箭的第一級(jí)和第二級(jí)之前進(jìn)行所謂的負(fù)載周期（MDC）測(cè)試的方向發(fā)展。

Pam Garcia說(shuō)："當(dāng)我們即將進(jìn)入第一階段的首個(gè)任務(wù)工作周期時(shí)，這是一個(gè)驗(yàn)收測(cè)試。這一點(diǎn)很重要，在進(jìn)入發(fā)射前，我們要驗(yàn)證系統(tǒng)的性能是否達(dá)到預(yù)期范圍。所以，把它看作是飛行前的檢查表。你要確保每個(gè)系統(tǒng)都符合其合格的數(shù)據(jù)，并且設(shè)計(jì)工程師還要驗(yàn)證他們的數(shù)據(jù)?！?/div>

2020年12月，Relativity曾在美國(guó)宇航局密西西比州的斯坦尼斯航天中心（SSC）對(duì)其Aeon 1發(fā)動(dòng)機(jī)之一進(jìn)行了MDC測(cè)試。在那次測(cè)試中，團(tuán)隊(duì)以全功率運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)187秒，證明發(fā)動(dòng)機(jī)能夠 "以類(lèi)似飛行的配置運(yùn)行"。

3D打印火箭

總部位于長(zhǎng)灘的Relativity Space由Tim Ellis和Jordan Noone于2015年聯(lián)合創(chuàng)立，其雄心壯志不僅是用增材制造技術(shù)制造火箭，而且還有幫助人類(lèi)登上更多地外行星，這是其他公司的共同目標(biāo)，比如同為發(fā)射供應(yīng)商的SpaceX。

Relativity公司開(kāi)始時(shí)是一家由風(fēng)險(xiǎn)投資支持的初創(chuàng)企業(yè)，早在2018年就已經(jīng)有超過(guò)10億美元的諒解備忘錄（MOU）和意向書(shū)（LOI）。它的大部分增材制造業(yè)務(wù)都在其12萬(wàn)平方英尺的總部和未來(lái)工廠開(kāi)展，那里有Stargate，該公司稱(chēng)之為世界上最大的金屬3D打印機(jī)的。

Garcia說(shuō)："我們正在顛覆有著60年歷史的航空航天業(yè)，相對(duì)論所提供的是一個(gè)徹底簡(jiǎn)化的供應(yīng)鏈。我們能夠在60天內(nèi)制造出一枚火箭，零件數(shù)量減少了100倍，這要?dú)w功于我們的軟件驅(qū)動(dòng)制造和3D打印技術(shù)?！?/div>

Relativity與美國(guó)國(guó)家航空航天局和美國(guó)空軍合作，建立了其發(fā)射基礎(chǔ)設(shè)施。它有兩個(gè)測(cè)試設(shè)施，用于在SSC進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)和階段測(cè)試。它與美國(guó)空軍簽訂了進(jìn)入佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地（CCSFS）和加利福尼亞州范登堡空軍基地（VSFB）的權(quán)利協(xié)議。

它正在VSFB的330號(hào)大樓及其周?chē)⑵浯嬖凇Ｏ鄬?duì)論還升級(jí)了CCSFS的第16號(hào)發(fā)射場(chǎng)，該發(fā)射場(chǎng)以前用于發(fā)射以下導(dǎo)彈：Titan I, Titan II, Pershing 1A and Pershing II。

△佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的LC-16：1959年至1988年間，LC-16共支持了141次發(fā)射，今年，它將舉辦#Terran1的首次軌道發(fā)射，這是該站點(diǎn)34年來(lái)的首次發(fā)射。

從一個(gè)具有如此豐富歷史的地點(diǎn)發(fā)射，Relativity公司在推進(jìn)3D打印火箭的過(guò)程中，希望以自己的傳承為基礎(chǔ)。Carcia說(shuō)，隨著Terran 1火箭的每次連續(xù)發(fā)射，該公司的目標(biāo)是利用其增材制造能力制造越來(lái)越多的火箭。

Garcia說(shuō)："與其他一些擁有3D打印部件的行業(yè)供應(yīng)商不同，我們不僅要3D打印我們的燃料罐，而且還要打印我們的發(fā)動(dòng)機(jī)。我們正朝著95%的打印車(chē)輛的目標(biāo)邁進(jìn)。目前，Terran 1將有85%的體積都是打印完成的。"

“祝你好運(yùn)，玩得開(kāi)心”

Garcia作為佛羅里達(dá)州團(tuán)隊(duì)的一員，發(fā)揮著舉足輕重的作用。從安博瑞德航空大學(xué)畢業(yè)后，她首先在SpaceX公司升職，成為該公司第一位女性認(rèn)證發(fā)射控制員。現(xiàn)在，作為相對(duì)論空間公司的領(lǐng)導(dǎo)者，她身兼數(shù)職，支持這次和未來(lái)的發(fā)射活動(dòng)。

Garcia說(shuō)："我是發(fā)射操作的經(jīng)理，將監(jiān)督整個(gè)發(fā)射操作團(tuán)隊(duì)：包括控制團(tuán)隊(duì)、飛行器集成團(tuán)隊(duì)和發(fā)射供應(yīng)鏈團(tuán)。因此，作為在位的領(lǐng)導(dǎo)人之一，我有很多人都在尋找我的直接領(lǐng)導(dǎo)，無(wú)論是簡(jiǎn)單的獲取正確的零件以實(shí)現(xiàn)最后的收尾工作，還是指導(dǎo)發(fā)射流動(dòng)活動(dòng)。Relativity公司的首次任務(wù)對(duì)火箭和開(kāi)普敦的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)證明的機(jī)會(huì)。公司領(lǐng)導(dǎo)選擇在沒(méi)有有效載荷的情況下飛行這第一枚Terran 1火箭，并將在綜合飛行器的頂部有一個(gè)鼻錐，而不是有效載荷整流罩，這將在下次發(fā)射中出現(xiàn)。我們將做的部分工作是第一個(gè)鼻錐到階段-2的大量配合，驗(yàn)證兩端是否能夠結(jié)合在一起，這將為我們今后的整流罩任務(wù)提供良好的練習(xí)。"

由于這次發(fā)射不會(huì)有客戶的有效載荷，該公司將這次任務(wù)命名為 "好運(yùn)，快樂(lè)"。但不僅僅是享受發(fā)射，這次任務(wù)將給團(tuán)隊(duì)帶來(lái)寶貴的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槌蓡T們正在準(zhǔn)備第2次發(fā)射：這是美國(guó)宇航局文圖拉級(jí)發(fā)射服務(wù)演示2（VCLS Demo 2）合同的一部分。

它是美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心的發(fā)射服務(wù)計(jì)劃（LSP）在2020年選定的三家公司之一，以發(fā)射一系列小型衛(wèi)星，支持立方體衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃（CSLI）：

• 阿斯特拉空間公司— 390萬(wàn)美元
• Firefly Black LLC — 980萬(wàn)美元
• Relativity Space Inc.— 300萬(wàn)美元
  

根據(jù)2021年8月的LSP介紹，Relativity的第二個(gè)任務(wù)是納米衛(wèi)星的教育發(fā)射（ELaNa）42。當(dāng)時(shí)，NASA指出，發(fā)射日期是2022年第二季度末的NET CY。在Terran1進(jìn)行塊升級(jí)之前，它將再推出一個(gè)目前尚未公開(kāi)的客戶，以將火箭從使用九個(gè)Aeon 1發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為使用單個(gè)Aeon R發(fā)動(dòng)機(jī)。

2022年1月，美國(guó)宇航局向相對(duì)論空間的Terran 1號(hào)火箭授予了另一份發(fā)射合同，這次是作為12個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)收購(gòu)專(zhuān)用和共享（VADR）任務(wù)之一。Terran 1號(hào)火箭還有其他一些即將進(jìn)行的發(fā)射合同，包括與乘用車(chē)公司Spaceflight、Momentus和Iridium。

△來(lái)自LC-16 Blockhouse的POV關(guān)于最近的旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)測(cè)試操作

Terran R火箭的發(fā)射

即使有了Terran 1火箭的所有積累和工作，Relativity Space仍在為其第二枚火箭投入大量工作：3D打印和完全可重復(fù)使用的Terran R火箭。該公司的目標(biāo)是在2024年開(kāi)始發(fā)射它。它能夠?qū)?0,000公斤的貨物運(yùn)到低地球軌道，是Terran 1的20倍。

截至6月，有五個(gè)客戶簽署了使用TerranR的任務(wù)，如與OneWeb的多發(fā)射交易，以支持其不斷增長(zhǎng)的通信衛(wèi)星群，該交易價(jià)值約12億美元，包括多次發(fā)射?？僧?dāng)然，Relativity所宣布的最有野心的任務(wù)是與Impulse Space合作：向火星提供第一個(gè)商業(yè)有效載荷。

Garcia說(shuō)：“這不僅對(duì)公司和商業(yè)太空探索來(lái)說(shuō)是重要的下一步，而且對(duì)地球上和地球外的增材制造的發(fā)展也是如此。3D打印為我們開(kāi)辟了這條道路。如果我們能夠3D打印車(chē)輛，我們就可以將這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到其他基礎(chǔ)設(shè)施，其他技術(shù)，使我們能夠在火星和其他地方建立殖民地。"