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金属 3D 列印的火箭,能下降太空游览的价钱吗?

时间:2019-10-15来源:申博太阳城浏览次数:

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马斯克以为,将人类送去探究其他星球的最大停滞,不是手艺,而是本钱。

2016 年,马斯克在第一次引见火星设想的演讲中提到,将人类送去探究其他星球的最大停滞,不是科技,而是本钱。当时,他估计应用现有手艺打造一台火星飞行器须要100 亿美圆,而SpaceX 的使命是将单人单程票价掌握在20 万美圆。

殖民火星。图片泉源:SpaceX

既能节约进入太空的本钱,又安全可靠的手艺就成了硬性需求,而3D 列印,恰是个中一种省钱的要领。

2015 年,两位离别来自SpaceX 和蓝色劈头的前员工创办了Relativity Space。他们以为,这两家在航太范畴最尖端的公司都没有充分应用3D 列印手艺。个中,SpaceX 应用这项手艺制作了猎鹰9 号的重要氧化剂阀门和龙飞船2 号的SuperDraco 引擎。Relativity 试图用3D 列印手艺制作完全火箭,紧缩制作本钱,吸收更多对中小型发射有需求的运营商。

就在上个月,Relativity 宣告和Momentus 协作,Momentus 一样也是一家善于省钱的太空创业公司,他们使用水作为火箭的推动体系,然后打造出运载才能越来越强的「太空拖船」,为客户供应太空飞行器变轨效劳。协作方面,Relativity 担任发射Momentus 的卫星,然后后者再应用「太空拖船」将自家卫星变轨到地球同步轨道(geosynchronous orbit)。这两家公司的协作备受资源和媒体的关注,它们也正在徐徐睁开一幅优美图景——人类离探究太空,以致殖民太空又近了一步。

60 天,列印一架火箭

在宣告和Momentus 签约之前,Relativity 已和NASA 以及美国空军杀青协作,并于本年4 月拿下首个贸易定单,和卫星通信公司Telesat 杀青协议。Telesat 将布置多达数百颗卫星的低地轨道(LEO)星座,让Relativity 负担部份发射使命。Telesat 此前已和SpaceX、蓝色劈头等签订了合约,所以挑选Relativity 如许一家创业公司,也能说明后者俱备肯定气力。

「星际之门」。图片泉源:维基百科

Relativity 设想了一台近两层楼高的3D 金属印表机Stargate,它是现在世界上最大的用以制作火箭的印表机。据引见,这台机械能在60 天以内将原材料变成能上天的运载工具,这也是他们将它取名为「星际之门」的缘由。

这个列印体系装有多个印表头,每一个臂都装有雷射器,它还装备质量掌握体系,包含云端模仿、先进成像和检测感应器等,并采纳伶俐进修手艺。这些设想让体系在列印终了后能举行自动化组装。公司正在用Stargate 列印Aeon 1 火箭引擎,还示意20 天就可以制作如许一台引擎,比拟平常有数千个零件的发动机,Aeon 1 只要100 个零件。Relativity 还将列印运载火箭Terran 1,假如顺遂,这将是现在世界上第一台完全由3D 列印出来的火箭,它的零件比传统火箭少100 倍。别的,比拟传统制作所需的12 到18 个月,Relativity 可以将制作火箭的周期掌握在60 天。

Aeon 1 引擎。图片泉源:Relativity Space

Aeon 1 真空推力约8.8 吨,是Rocket Lab 的小型火箭发动机Rutherford 推力的4 倍,不到SpaceX 猎鹰9 号的Merlin 1D 发动机推力的十分之一。可以看出,Relativity 效劳的是Rocket Lab 和SpaceX 所覆蓋不到的市场。

Adobe Target推出个人化新功能,提升用户体验

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至于本钱,创始人Tim Ellis 示意,以将1250 千克载荷送入低地轨道为例,Relativity 收取1000 万美圆,这只要竞争对手的三分之一。3D 列印手艺除了能让发射本钱下降,也能满足客户更天真的定制需求,比方客户可以依据差别的载荷调解整流罩的尺寸等。

正由于Relativity 手艺的疾速推动,它在当地时候10 月1 日对外宣告完成1.4 亿美圆C 轮融资。Ellis 示意,在这笔融资完成后,公司已获得了充足的资金以完成Terran 1 的研制和终究的发射事情。但同时,Terran 1 首飞已从2020 岁尾推延到了2021 年终,部份缘由在于公司将2 公尺宽的整流罩增添了3 公尺,荷载容量也因而增添了一倍。

太空便车

卫星行业在过去几年发展迅速。据分析机构Bryce Space & Technology,行业在2017 年获得了近2700 亿美圆的收入,而且趋向向好。别的,据Global Market Insights 的数据,到2024 年,贸易卫星发射效劳的市场占有率将到达70 亿美圆。2018 至2024 年,LEO 在这个市场的复合年均增长率或将到达3%,由于比拟于离地更远轨道的布置,LEO 卫星的初始发射本钱更低,布置时候更短,也能一次发射多星。

Momentus 设想的「太空拖船」。图片泉源:Momentus

因而,除了大型运载火箭,想要在LEO 上布置卫星的运营商须要更低本钱的挑选。和Relativity 协作的Momentus 则供应了另一种要领。具体来说,为了节约发射本钱,客户平常会让小卫星随大卫星一同发射,但它们并不肯定能一次性布置在特定的轨道上,卫星变轨很庞杂,用度奋发,而且每每办不到。针对这类状况,Momentus 想在在太空中处理太空飞行器「末了一英里」的需求。客户可以用火箭将卫星等太空飞行器先集合送到一个地点后,再用Momentus 的「太空拖船」将太空飞行器搬运到终究进入的轨道。

官方示意,这类「搭便车」最多可以让全部布置廉价10 倍。创始人Mikhail Kokorich 说,「愿望从地球到LEO,以及从LEO 到月球轨道的100-200 千克载荷的报价低于1000 万美圆」。

自研推动体系。图片泉源:Golden

而这一趟趟便车的手艺基本,泉源于Momentus 自研的水等离子推动(water plasma propulsion)体系。这类发动机的事情道理是应用太阳能将水用微波加热到太阳外表的温度,并将过热的气体透过喷嘴喷出来,从而发生推力。Momentus 上个月尾在太空胜利测试水等离子推动器。这项16 个立方体卫星构成测试,初次证实应用微波电热等离子手艺,可以完成较高比冲的推动,比现在人造卫星采纳的离子推动器(氙、氪)造价低。

公司估计在本年推出Vigoride 效劳,最大运载为250 千克。公司还示意,将一组20 多颗重达20 磅的卫星疏散到差别的轨道上,收取的用度大约为120 万美圆。以后还将推出运载才能更壮大的「便车」。

小本钱做大买卖

就像马斯克所说的,既然手艺并非人类探究太空的最大限制要素,那末面临本钱这个更大的困难,科技公司也许更应该切换思绪,让手艺效劳于本钱掌握,也从「省钱」上刺激手艺的更新。

据Crunchbase 数据,建立4 年的Relativity 统共融资1.857 亿美圆。而建立还没到2 年的Momentus 现在已融得3380 万美圆的资金。前者在完成最新一轮融资时泄漏,公司近来已胜利列印并组装出了完全的二级火箭,也举行了凌驾200 次发动机热试验。后者也于近期证实水等离子手艺的可行性和推动气力。「Momentus 的推动手艺正在从根本上重塑太空经济款式。」Prime Movers 试验室创始人Dakin Sloss 如许评价。

这些主动希望都让这两家公司的愿景更加明了。Relativity 的团结创始人Jordan Noone 通知美国合众国际社,「公司创立时,我们就想在火星上列印火箭。我们愿望在3D 印表机可以发明那边的金属和任何可用材料。」Ellis 说在将来,Relativity会把列印火箭的「工场」缩小到能够塞进火箭里的水平,然后带到其他星球。

Momentus 在官网上展现了从2019-2022 中每一年要宣布的运输效劳,单从运载才能来看,从250 千克,到300 千克,到4000 千克,再到入轨地球静止轨道(GEO)能达10,000千克的水准。水等离子推动也将用在2022 的「太空拖船」上。在将来,公司的运输效劳将触及到从警惕星到地月之间空间的运水、小行星采矿基本设施布置和月球和火星再补给等营业。

OneWeb 卫星星座衬着图。图片泉源:OneWeb但眼下,它们眼前就有一块诱人蛋糕。据The Verge 报道,现在地球轨道上有近2000 颗正在运转的卫星,但SpaceX、OneWeb 等卫星网际网路项目能够会使这一数字增添4 倍。它们将为环境监测和网际网路衔接供应支援,同时,也能给致力于下降卫星进入太空本钱的创业公司带来商机。

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