金屬3D打印火箭Terran R可重復(fù)！Relativity Space融資6.5億美元擴(kuò)大生產(chǎn)

導(dǎo)讀：說到Relativity Space，航天愛好者一定不陌生。這家公司在2020年11月成功融資5億美元（約32.8億人民幣），使估值達(dá)到了23億美元（約151億人民幣）。如今，這家公司正在開足馬力生產(chǎn)完全3D打印火箭，挑戰(zhàn)SpaceX和Blue Origin。

南極熊獲悉，美國太空公司，也是第一家3D打印整個(gè)火箭并制造超大型金屬3D打印機(jī)的公司Relativity Space在2021年6 月8 日連續(xù)公布了兩條重磅消息：發(fā)布完全可重復(fù)使用、完全 3D 打印的運(yùn)載火箭Terran R； 并宣布完成了6.5億美元（約41.6億人民幣）的E輪融資，使Terran R計(jì)劃擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)展長期基礎(chǔ)設(shè)施成為可能。據(jù)專家稱，最新一輪融資使公司迄今為止籌集的總資金達(dá)到13億美元（約13億人民幣），并使Relativity的投后估值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過40億美元（約255.8億人民幣）。

△Relativity Terran R火箭構(gòu)想。

完全可重復(fù)使用3D打印火箭：Terran R

作為一款兩級、216 英尺（約65.8米）高、直徑 16 英尺（約4.9米）、有效載荷整流罩長5米的火箭，Terran R將完全可重復(fù)使用，并能夠向近地軌道（LEO）發(fā)射20噸重物，這比Terran 1多了20倍的有效載荷。Terran R具有獨(dú)特的航空功能和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，將配備7個(gè)3D 打印Aeon R火箭發(fā)動機(jī)，每個(gè)能夠產(chǎn)生302,000磅（約137噸）的推力。Aeon R是Aeon 1發(fā)動機(jī)的放大、高壓版本，已經(jīng)在Terran 1上裝載，發(fā)動機(jī)使用低溫液態(tài)甲烷和氧氣作為動力，并通過推進(jìn)劑罐自生增壓。此外，在火箭上級Relativity還為Terran R部署了一個(gè)額外的Aeon Vac發(fā)動機(jī)。

△Relativity Space使用Stargate 3D打印機(jī)來制造火箭。

據(jù)悉，Terran R將在Relativity的Factory of the Future工廠中生產(chǎn)，與Terran 1使用相同的打印機(jī)Stargate，它是一款超大型金屬 3D 打印機(jī)，使用定向能量沉積技術(shù)。為了逐層構(gòu)建打印部件，打印機(jī)將金屬線送入沉積區(qū)域并使用能量熔化金屬線。這依賴于人工智能(AI) 驅(qū)動的控制、奇特的3D打印材料合金以及傳統(tǒng)制造無法實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特幾何形狀設(shè)計(jì)，在行業(yè)中產(chǎn)生更快的復(fù)合進(jìn)步和迭代速度。Relativity宣稱，Stargate能夠使公司在60天內(nèi)完成火箭的制造。

△Relativity的Stargate 3D打印機(jī)和一個(gè)在三天內(nèi)增材制造的燃料桶。

以上這些，都使Terran R能夠有資格成為下一代大型衛(wèi)星發(fā)射和多行星運(yùn)輸?shù)睦硐脒x擇，有助于在地球外建立人類的工業(yè)基地。Relativity Space打算將Terran R在2024年在公司位于卡納維拉爾角（Cape Canaveral）的發(fā)射場發(fā)射。

△電腦渲染圖：Relativity的火箭Terran從卡納維拉爾角的LC-16發(fā)射臺發(fā)射

6.5億美元的E輪融資

本輪投資由Fidelity Management &Research Company LLC領(lǐng)投，新投資者包括由BlackRock、Centricus、Coatue和SorobanCapital管理的基金和賬戶，以及現(xiàn)有投資者Baillie Gifford、K5 Global、Tiger Global、TribeCapital、XN、Brad Buss、Mark Cuban、Jared Leto 和 Spencer Rascoff的參與。這與公司的上一輪融資相隔不到半年。到目前為止，公司已籌集了約13億美元（約13億人民幣）的風(fēng)投，本輪估值為42億美元（約268.6億人民幣）。

△公司總部的一排兩層樓高的3D 打印機(jī)托架。

另外，讓南極熊覺得有意思的是，Relativity Space的發(fā)展策略似乎與其他同類競爭對手不太一樣。在Rocket Lab積極尋求SPAC上市之時(shí)，Relativity Space似乎是想探索一條與之相反的道路。Relativity Space首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tim Ellis表示Relativity“從未認(rèn)真考慮過SPAC上市”，并認(rèn)為他的公司還不需要上市，且可以在私人市場上挖掘“幾乎無限的資本”。

△帶有銅基推力室的Aeon發(fā)動機(jī)在斯坦尼斯航天中心接受測試

不過這種說法也并非是過于自信，據(jù)美銀近期發(fā)表研報(bào)顯示，預(yù)計(jì)在未來10年，太空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將擴(kuò)大兩倍以上，達(dá)到1.4萬億美元（約8.95萬億人民幣）。而根據(jù)Relativity Space自身的業(yè)績來看，這家公司未來的融資之路依然會走的十分順利�；蛟S，真的有可能成為一家快速發(fā)展的顛覆性公司。

△Relativity Space 的全3D打印火箭、Terran 1 和更大且可重復(fù)使用的Terran R。圖片由 Relativity Space 提供。

Relativity Space的野心

Relativity Space是第一家成功做到完全3D打印火箭的公司，使制造成本大幅度降低。與SpaceX的獵鷹9號相比，Terran 1報(bào)價(jià)成本是它的五分之一不到。如今，Terran R被設(shè)計(jì)為可重復(fù)使用，將會使成本進(jìn)一步降低。

△Relativity 3D打印機(jī)制造火箭燃料箱

但是，Relativity的野心不僅僅在降低成本之上，TerranR的綜合能力足以能夠與獵鷹9號正面交鋒。僅從助推器配置比較：獵鷹9號配備了9個(gè)Merlin發(fā)動機(jī)，每個(gè)發(fā)動機(jī)的推力約為190,000磅（約86.2噸）；而Relativity的Terran R 配備 7 個(gè)Aeon R發(fā)動機(jī)，每個(gè)發(fā)動機(jī)的推力為302,000磅（約137噸），幾乎不相上下。如果Terran系列發(fā)射成功，那么結(jié)合制造成本，Relativity的優(yōu)勢會更加明顯。

△Relativity最近擴(kuò)大了生產(chǎn)能力，包括在NASA的斯坦尼斯航天中心建立了一個(gè)火箭工廠，圖片來自Relativity Space

Relativity Space首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tim Ellis表示公司從五年前就計(jì)劃3D打印Terran 1和Terran R。同第一款火箭Terran 1一樣，公司的第二款產(chǎn)品Terran R將繼續(xù)利用 3D打印方法減少零件數(shù)量、提高創(chuàng)新速度、靈活性和可靠性，將下一代運(yùn)載火箭推向市場。Relativity將繼續(xù)致力于3D打印整個(gè)火箭并在火星上建立人類的工業(yè)基地。

△3D打印Terran 1二級飛行罐制造過程

在過去的六個(gè)月中，Relativity Space在商業(yè)和技術(shù)都達(dá)到了不錯(cuò)的成績：與Terran R的第一個(gè)主要客戶簽約；完成了第一代Terran 1軌道火箭85%以上的打印，包括它的第一級和第二級，保持了在2021年底從卡納維拉爾角發(fā)射的勢頭。據(jù)悉，Terran 1具有良好的商業(yè)吸引力，為Relativity帶來了從私人和政府客戶那里獲得的9份發(fā)射合同。例如，與TriSept的客戶合同、與Iridium的按需衛(wèi)星發(fā)射合同、與美國國防部的第一份發(fā)射合同以及與NASA的風(fēng)險(xiǎn)級發(fā)射服務(wù)演示2（VCLS Demo 2）合同。

△Aeon發(fā)動機(jī)

在過去的一年里，盡管疫情對整體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了影響，但Relativity反而加快了招聘步伐。公司希望在現(xiàn)有的400 多名員工團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，再增加200名團(tuán)隊(duì)成員。憑借全新的、自上而下的 3D 打印生產(chǎn)方法，Relativity期待在火箭設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上能夠在未來呈指數(shù)級發(fā)展。

△TERRAN 1

Relativity Space正在試圖顛覆60年的航空航天業(yè)，通過徹底簡化供應(yīng)鏈?zhǔn)构�司能夠制造“白菜價(jià)”火箭，通過融合 3D 打印、人工智能、專有軟件和自主機(jī)器人技術(shù)，在不到60 天的時(shí)間內(nèi)比市面上同類產(chǎn)品減少使用了100倍的零件，為航空航天創(chuàng)造了一個(gè)全新的價(jià)值鏈。  

△TERRAN R

國內(nèi)的航天3D打印領(lǐng)域

回望2020年，中國的航天事業(yè)也邁向了一個(gè)新的臺階。新一代運(yùn)載火箭長征五號B、長征八號首飛成功，天問一號奔赴火星，新一代載人飛船實(shí)驗(yàn)船成功驗(yàn)證，探月工程“繞、落、回”三步走圓滿收官等，3D打印技術(shù)也在其中做出了貢獻(xiàn)。

△在軌3D打印進(jìn)行中，來源：央視新聞

中國航天科技集團(tuán)長征五號B運(yùn)載火箭在2020年5月的首飛取得圓滿成功，除了完成為期三天的太空遨游之外，火箭還搭載了除了搭載的一臺中國自主研制的“復(fù)合材料空間3D打印機(jī)”，還帶回了在軌打印的兩個(gè)樣件。這是全球首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的太空3D打印，引起一了大波關(guān)注。

△中國首次太空3D打印的兩個(gè)樣件

除了太空3D打印之外，火箭本身也使用了許多3D打印技術(shù)。集團(tuán)八院149廠研究室主任趙凱介紹：“像我們重型運(yùn)載火箭，它有主芯級和助推級，之間的連接部件有米級這樣一個(gè)尺寸。如果用傳統(tǒng)的制造方式是將近150公斤這樣一個(gè)重量，而現(xiàn)在用3D打印技術(shù)，重量上我可以減重達(dá)到百分之三十多。”529廠還積極開展3D打印技術(shù)的研究與應(yīng)用，針對“嫦娥”系列、火星探測器等新一代輕量化航天器發(fā)展需求，取得了較好的效果。利用3D打印技術(shù)，該廠已經(jīng)完成20多個(gè)型號共計(jì)500余件產(chǎn)品的交付使用，有力地支撐了型號復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的快速研制。而211廠增材制造中心放棄慣常采用的復(fù)合3D打印方案，選擇了技術(shù)難度更高的全3D打印成功研制出首件全3D打印芯級捆綁支座產(chǎn)品。同月，我國新一代載人飛船試驗(yàn)船飛行任務(wù)圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了我國超大尺寸整體鈦框架3D打印制造的首次航天應(yīng)用。由航天五院總體部主導(dǎo)研制的直徑達(dá)4米的超大尺寸整體鈦框架全部采用3D打印工藝制造，成功實(shí)現(xiàn)了減輕重量、縮短周期、降低成本的目標(biāo)。

△航天科技集團(tuán)五院529廠為支撐航天器結(jié)構(gòu)制造數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級

2020年7月，長征五號運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功點(diǎn)火起飛，奔向火星。這是首款從頭開始設(shè)計(jì)的運(yùn)載火箭，而且還采用了50個(gè)3D打印機(jī)制作的零件。長征五號運(yùn)載火箭總長約57米，箭體直徑達(dá)5米。級間解鎖裝置保護(hù)板單批次加工件數(shù)較少、加工頻次較低，相比于傳統(tǒng)注塑方式，采用3D打印技術(shù)無需開模，一體成型。

△2020年7月，長征五號運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功點(diǎn)火起飛

另外，據(jù)說在“天問一號”火星探測器上也使用了超過100個(gè)3D打印定制的零部件，其中包含相當(dāng)一部分的金屬3D打印零件（如鈦合金等），具有高強(qiáng)度耐高溫耐輻射等各種高性能特征，可以滿足在火星惡劣環(huán)境中正常工作運(yùn)行的要求。

△天問一號

在民營航天方面，2020年3月，北京宇航推進(jìn)科技有限公司自主研制的滄龍一號液氧/LNG液體火箭發(fā)動機(jī)（CL-1）全尺寸渦輪泵完成裝配及交付。這標(biāo)志著滄龍一號發(fā)動機(jī)研制工作將正式邁入系統(tǒng)級調(diào)試和測試階段。

△北京深藍(lán)航天自主研制的“雷霆-5”（LT-5）液體火箭發(fā)動機(jī)

而北京深藍(lán)航天自主研制并采用3D打印技術(shù)的“雷霆-5”（LT-5）液體火箭發(fā)動機(jī)也取得了首次整機(jī)變推力長程試車的成功。通過采用3D打印、電動驅(qū)控等新工藝、新技術(shù)，顯著提高了產(chǎn)品的可靠性和測試維護(hù)性以及研制的迭代速度，將主要零部件的生產(chǎn)周期減少到一個(gè)月內(nèi)，從零部件到整機(jī)的裝配時(shí)間則減少到3小時(shí)以內(nèi)。

雖然南極熊尚未發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)完全3D打印火箭的案例，但是非常高興看到越來越多的航天科技公司越來越重視3D打印技術(shù)在太空領(lǐng)域的應(yīng)用。通過查詢相關(guān)文獻(xiàn)，南極熊列舉了一些很有意思的專利以供大家積極思考：

• 北京星際榮耀空間科技有限公司（CN209838557U）通過3D打印制造火箭發(fā)動機(jī)的總裝結(jié)構(gòu)，以內(nèi)部成型流道的方式替代傳統(tǒng)的管路件，減少了零件數(shù)量，同時(shí)節(jié)省了組裝步驟以及管路購買成本。
• 內(nèi)蒙動力機(jī)械研究所（CN112523902A）設(shè)計(jì)了一種噴管用3D打印復(fù)合材料固定殼體，降低了噴管結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高發(fā)動機(jī)的質(zhì)量比，對支撐導(dǎo)彈武器未來的升級具有重要意義。
• 藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司（CN112459926A）將激光焊接與3D打印技術(shù)結(jié)合使用制造航天器推力室，比現(xiàn)有技術(shù)工藝簡單、制造周期短、節(jié)約成本、可以大批量生產(chǎn)等。
• 中國空間技術(shù)研究院（CN112590196A）利用脈沖電流作為非晶合金太空增材制造的熱源，對非晶合金進(jìn)行點(diǎn)壓快速焊接及逐層增材制造。過程中熱作用時(shí)間精準(zhǔn)可控，可以保持原材料的非晶結(jié)構(gòu)，提高增材樣件的力學(xué)性能。
  

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參考閱讀：

1. 3D打印火箭制造商Relativity Space將融資5億美元，估值23億美元
2. RELATIVITY UNVEILS ITS PLANS FOR TERRAN R, THE FIRSTFULLY REUSABLE, ENTIRELY 3D-PRINTED ROCKET
3. RELATIVITY SPACE RAISES $650M TO SCALE TERRAN RPRODUCTION
4. Reusable and Fully 3D Printed: Relativity Space Raises$650M to Scale Production of Terran R Rocket
5. WORLD’S LARGEST 3D METAL PRINTERS
6. This Is Terran R
7. Relativity Space raises $650 million from Fidelity andothers to build 3D-printed SpaceX competitor
8. TERRAN R
9. SPAC動態(tài) | 太空經(jīng)濟(jì)股有哪些？它也在研究大型可重復(fù)使用火箭！
10. 中國太空3D打印的樣件回來了，看這成品可還行？
11. 火箭也能3D打印？我國超重型火箭核心設(shè)備亮相，載重超“胖五”5倍
12. 航天科技五院529廠積極開展智能制造技術(shù)的研究和應(yīng)用實(shí)踐
13. 3D打印助力中國航空事業(yè)：長征5號火箭有50個(gè)3D打印零件
14. 2020年中國航天領(lǐng)域3D打印8大應(yīng)用成就和案例
15. 采用3D打印技術(shù)！深藍(lán)航天液體火箭發(fā)動機(jī)整機(jī)變推力長程試車圓滿成功