[西贝莜面村]3D打印出来的火箭,能降低太空观光的价钱吗?

时间:2019-10-24 20:02:26 作者:惠州市惠阳区福盛乐器厂 热度:99℃
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2016年,马斯克在第一次先容火星打算的演讲中提到,将人类送往摸索其他星球的最年夜障碍,不是科技,而是本钱。那时,他估计操纵现有手艺打造一台火星飞翔器需要100亿美元,而SpaceX的任务是将单人单程票价节制在20万美元。

殖平易近火星|SpaceX

既能节流进进太空的本钱,又平安靠得住的手艺就成了刚需,而3D打印,恰是此中一种省钱的方式。

2015年,两位别离来自SpaceX和蓝色发源的前员工开办了Relativity Space。他们以为,这两家在航天范畴最前沿的公司都没有充实操纵3D打印手艺。此中,SpaceX操纵这项手艺制造了猎鹰9号的首要氧化剂阀门和龙飞船2号的SuperDraco引擎。Relativity试图用3D打印手艺制造完整火箭,压缩制造本钱,吸引更多对中小型发射有需求的运营商。

就在上个月,Relativity公布和Momentus合作,Momentus同样也是一家擅长省钱的太空创业公司,他们利用水作为火箭的推进系统,然后打造出运载能力越来越强的「太空拖船」,为客户供给航天器变轨办事。合作方面,Relativity负责发射Momentus的卫星,然后后者再操纵「太空拖船」将自家卫星变轨到地球同步轨道(geosynchronous orbit)。这两家公司的合作备受本钱和媒体的存眷,它们也正在徐徐睁开一幅夸姣图景人类离摸索太空,甚至殖平易近太空又近了一步。

60天,打印一支火箭

在公布和Momentus签约之前,Relativity已经和NASA以及美国空军告竣合作,并于本年4月拿下首个贸易订单,和卫星通讯公司Telesat告竣和谈。Telesat将摆设多达数百颗卫星的低地轨道(LEO)星座,让Relativity承担部门发射使命。Telesat此前已经和SpaceX、蓝色发源等签定了合同,所以选择Relativity如许一家创业公司,也能申明后者具备必然实力。

「星际之门」|Relativity Space

Relativity设计了一台近两层楼高的3D金属打印机Stargate,它是今朝世界上最年夜的用以制造火箭的打印机。据先容,这台机械能在60天之内将原材料酿成能上天的运载东西,这也是他们将它取名为「星际之门」的原因。

这个打印系统装有多个打印头,每个臂都装有激光器,它还配备质量节制系统,包罗云模拟、进步前辈成像和检测传感器等,并采用智能进修手艺。这些设计让系统在打印完毕后能进行主动化组装。公司正在用Stargate打印Aeon 1火箭引擎,还暗示20天就能制造如许一台引擎,比拟凡是稀有千个零件的策念头,Aeon 1只有100个零件。Relativity还将打印运载火箭Terran 1,假如顺遂,这将是今朝世界上第一台完全由3D打印出来的火箭,它的零件比传统火箭少100倍。别的,比拟传统制造所需的12到18个月,Relativity可以将制造火箭的周期节制在60天。

Aeon 1引擎|Relativity Space

Aeon 1真空推力约8.8吨,是Rocket Lab的小型火箭策念头Rutherford推力的4倍,不到SpaceX猎鹰9号的Merlin 1D策念头推力的十分之一。可以看出,Relativity办事的是Rocket Lab和SpaceX所笼盖不到的市场。

至于本钱,创始人Tim Ellis暗示,以将1250千克载荷送进低地轨道为例,Relativity收取1000万美元,这只有竞争敌手的三分之一。3D打印手艺除了能让发射本钱降低,也能知足客户更矫捷的定制需求,好比客户可以按照分歧的载荷调整整流罩的尺寸等。

正由于Relativity手艺的快速推进,它在本地时候10月1日对外公布完成1.4亿美元C轮融资。Ellis暗示,在这笔融资完成后,公司已经获得了足够的资金以完成Terran 1的研制和终极的发射工作。但同时,Terran 1首飞已经从2020年末推迟到了2021年头,部门原因在于公司将2米宽的整流罩增添了3米,荷载容量也是以增添了一倍。

太空便车

卫星行业在曩昔几年成长敏捷。据阐发机构Bryce Space & Technology,行业在2017年获得了近2700亿美元的收进,并且趋向向好。别的,据Global Market Insights的数据,到2024年,贸易卫星发射办事的市场份额将达到70亿美元。2018至2024年,LEO在这个市场的复合年均增加率或将达到3%,由于比拟于离地更远轨道的摆设,LEO卫星的初始发射本钱更低,摆设时候更短,也能一次发射多星。

Momentus设计的「太空拖船」|Momentus

是以,除了年夜型运载火箭,想要在LEO上摆设卫星的运营商需要更低本钱的选择。和Relativity合作的Momentus则供给了另一种方式。具体来说,为了节流发射本钱,客户一般会让小卫星随年夜卫星一同发射,但它们并纷歧定能一次性摆设在特定的轨道上,卫星变轨很复杂,用度昂扬,并且往往办不到。针对这种环境,Momentus想在在太空中解决航天器「最后一英里」的需求。客户可以用火箭将卫星等航天器先集中送到一个地址后,再用Momentus的「太空拖船」将航天器搬运到终极进进的轨道。

官方暗示,这种「搭便车」最多可以让整个摆设廉价10倍。创始人Mikhail Kokorich说,「但愿从地球到LEO,以及从LEO到月球轨道的100-200公斤载荷的报价低于1000万美元」。

自研推进系统|Golden

而这一趟趟便车的手艺根本,来历于Momentus自研的水等离子推进(water plasma propulsion)系统。这种策念头的工作道理是操纵太阳能将水用微波加热到太阳概况的温度,并将过热的气体经由过程喷嘴喷出来,从而发生推力。Momentus上个月底在太空成功测试水等离子推进器。这项16个立方体卫星构成测试,初次证实操纵微波电热等离子手艺,可以或许实现较高比冲的推进,比今朝人造卫星采用的离子推进器(氙、氪)造价低。

公司估计在本年推出Vigoride办事,最年夜运载为250公斤。公司还暗示,将一组20多颗重达20磅的卫星分离到分歧的轨道上,收取的用度年夜约为120万美元。之后还将推出运载能力更壮年夜的「便车」。

小本钱做年夜生意

就像马斯克所说的,既然手艺并不是人类摸索太空的最年夜制约身分,那么面临本钱这个更年夜的困难,科技公司或许更应该切换思绪,让手艺办事于本钱节制,也从「省钱」上刺激手艺的更新。

据Crunchbase数据,成立4年的Relativity总共融资1.857亿美元。而成立还没到2年的Momentus今朝已融得3380万美元的资金。前者在完成最新一轮融资时透露,公司比来已经成功打印并组装出了完整的二级火箭,也进行了跨越200次策念头热尝试。后者也于近期证实水等离子手艺的可行性和推进实力。「Momentus的推进手艺正在从底子上重塑太空经济款式。」Prime Movers尝试室创始人Dakin Sloss如许评价。

这些积极进展都让这两家公司的愿景更加了了。Relativity的结合创始人Jordan Noone告诉美国合众国际社,「公司创立时,我们就想在火星上打印火箭。我们但愿在3D打印机可以发现那边的金属和任何可用材料。」Ellis说在将来,Relativity会把打印火箭的「工场」缩小到可能塞进火箭里的水平,然后带到其他星球。

Momentus在官网上展示了从2019-2022中每年要发布的运输办事,单从运载能力来看,从250公斤,到300公斤,到4000公斤,再到进轨地球静止轨道(GEO)能达10000公斤的程度。水等离子推进也将用在2022的「太空拖船」上。在将来,公司的运输办事将触及到从小心星到地月之间空间的运水、小行星采矿根本举措办法摆设和月球和火星再补给等营业。

OneWeb卫星星座衬着图|OneWeb

但眼下,它们就有一块诱人蛋糕。据The Verge报道,今朝地球轨道上有近2000颗正在运行的卫星,但SpaceX、OneWeb等卫星互联网项目可能会使这一数字增添4倍。它们将为情况监测和互联网毗连供给撑持,同时,也能给致力于降低卫星进进太空本钱的创业公司带来商机。


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