Relativity Space即將發(fā)射第一枚3D打印火箭

導讀：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)域變得越來越普遍，各種應用案例也不斷涌現(xiàn)。例如，Rocket Lab（火箭實驗室）已經(jīng)采用這種工程技術(shù)來制造盧瑟福發(fā)動機，這款發(fā)動機自2017年以來一直為其Electron火箭提供動力。2014年，Aerojet Rocketdyne首次測試了其3D打印的Bantam發(fā)動機，并在2017年宣布進行改造。聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟（ULA）在2010年代初開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Atlas V。

2022年8月18日，南極熊獲悉，Relativity Space（相對論太空）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)任務時，Relativity公司的發(fā)射業(yè)務經(jīng)理Pam Garcia十分激動，她曾在今年7月中旬曾前往第16號發(fā)射場，彼時的新式Terran 1火箭的第一級正耐心地“坐”在發(fā)射臺上，工作人員在緊張地對其進行一系列測試。7月下旬，Relativity公司宣布了一個重要的里程碑：它首次同時完成了九個火箭的Aeon 1發(fā)動機的點火測試。完成這項工作后，Relativity Space正在朝著在公司整合火箭的第一級和第二級之前進行所謂的負載周期（MDC）測試的方向發(fā)展。

Pam Garcia說："當我們即將進入第一階段的首個任務工作周期時，這是一個驗收測試。這一點很重要，在進入發(fā)射前，我們要驗證系統(tǒng)的性能是否達到預期范圍。所以，把它看作是飛行前的檢查表。你要確保每個系統(tǒng)都符合其合格的數(shù)據(jù)，并且設計工程師還要驗證他們的數(shù)據(jù)?！?/div>

2020年12月，Relativity曾在美國宇航局密西西比州的斯坦尼斯航天中心（SSC）對其Aeon 1發(fā)動機之一進行了MDC測試。在那次測試中，團隊以全功率運行發(fā)動機187秒，證明發(fā)動機能夠 "以類似飛行的配置運行"。

3D打印火箭

總部位于長灘的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，而且還有幫助人類登上更多地外行星，這是其他公司的共同目標，比如同為發(fā)射供應商的SpaceX。

Relativity公司開始時是一家由風險投資支持的初創(chuàng)企業(yè)，早在2018年就已經(jīng)有超過10億美元的諒解備忘錄（MOU）和意向書（LOI）。它的大部分增材制造業(yè)務都在其12萬平方英尺的總部和未來工廠開展，那里有Stargate，該公司稱之為世界上最大的金屬3D打印機的。

Garcia說："我們正在顛覆有著60年歷史的航空航天業(yè)，相對論所提供的是一個徹底簡化的供應鏈。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，這要歸功于我們的軟件驅(qū)動制造和3D打印技術(shù)?！?/div>

Relativity與美國國家航空航天局和美國空軍合作，建立了其發(fā)射基礎設施。它有兩個測試設施，用于在SSC進行發(fā)動機和階段測試。它與美國空軍簽訂了進入佛羅里達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號大樓及其周圍建立其存在。相對論還升級了CCSFS的第16號發(fā)射場，該發(fā)射場以前用于發(fā)射以下導彈：Titan I, Titan II, Pershing 1A and Pershing II。

△佛羅里達州卡納維拉爾角的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34年來的首次發(fā)射。

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

Garcia說："與其他一些擁有3D打印部件的行業(yè)供應商不同，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)動機。我們正朝著95%的打印車輛的目標邁進。目前，Terran 1將有85%的體積都是打印完成的。"

“祝你好運，玩得開心”

Garcia作為佛羅里達州團隊的一員，發(fā)揮著舉足輕重的作用。從安博瑞德航空大學畢業(yè)后，她首先在SpaceX公司升職，成為該公司第一位女性認證發(fā)射控制員?，F(xiàn)在，作為相對論空間公司的領(lǐng)導者，她身兼數(shù)職，支持這次和未來的發(fā)射活動。

Garcia說："我是發(fā)射操作的經(jīng)理，將監(jiān)督整個發(fā)射操作團隊：包括控制團隊、飛行器集成團隊和發(fā)射供應鏈團。因此，作為在位的領(lǐng)導人之一，我有很多人都在尋找我的直接領(lǐng)導，無論是簡單的獲取正確的零件以實現(xiàn)最后的收尾工作，還是指導發(fā)射流動活動。Relativity公司的首次任務對火箭和開普敦的團隊來說都是一個證明的機會。公司領(lǐng)導選擇在沒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鼻錐到階段-2的大量配合，驗證兩端是否能夠結(jié)合在一起，這將為我們今后的整流罩任務提供良好的練習。"

由于這次發(fā)射不會有客戶的有效載荷，該公司將這次任務命名為 "好運，快樂"。但不僅僅是享受發(fā)射，這次任務將給團隊帶來寶貴的經(jīng)驗，因為成員們正在準備第2次發(fā)射：這是美國宇航局文圖拉級發(fā)射服務演示2（VCLS Demo 2）合同的一部分。

它是美國宇航局肯尼迪航天中心的發(fā)射服務計劃（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)射計劃（CSLI）：

• 阿斯特拉空間公司— 390萬美元
• Firefly Black LLC — 980萬美元
• Relativity Space Inc.— 300萬美元
  

根據(jù)2021年8月的LSP介紹，Relativity的第二個任務是納米衛(wèi)星的教育發(fā)射（ELaNa）42。當時，NASA指出，發(fā)射日期是2022年第二季度末的NET CY。在Terran1進行塊升級之前，它將再推出一個目前尚未公開的客戶，以將火箭從使用九個Aeon 1發(fā)動機轉(zhuǎn)換為使用單個Aeon R發(fā)動機。

2022年1月，美國宇航局向相對論空間的Terran 1號火箭授予了另一份發(fā)射合同，這次是作為12個風險類收購專用和共享（VADR）任務之一。Terran 1號火箭還有其他一些即將進行的發(fā)射合同，包括與乘用車公司Spaceflight、Momentus和Iridium。

△來自LC-16 Blockhouse的POV關(guān)于最近的旋轉(zhuǎn)啟動測試操作

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打印和完全可重復使用的Terran R火箭。該公司的目標是在2024年開始發(fā)射它。它能夠?qū)?0,000公斤的貨物運到低地球軌道，是Terran 1的20倍。

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

Garcia說：“這不僅對公司和商業(yè)太空探索來說是重要的下一步，而且對地球上和地球外的增材制造的發(fā)展也是如此。3D打印為我們開辟了這條道路。如果我們能夠3D打印車輛，我們就可以將這項技術(shù)擴展到其他基礎設施，其他技術(shù)，使我們能夠在火星和其他地方建立殖民地。"