大家都在談?wù)摰暮娇蘸教於加心乃拇螽a(chǎn)業(yè)？

大航海時(shí)代是人類文明進(jìn)程中最重要的歷史之一。是15世紀(jì)末到16世紀(jì)初，由歐洲人開辟橫渡大西洋到達(dá)美洲、繞道非洲南端到達(dá)印度的新航線以及第一次環(huán)球航行的成功。

有人說，一個(gè)偉大的大航天時(shí)代正在到來。而這個(gè)大航天時(shí)代和過去的大航海時(shí)代一樣，對人類發(fā)展的意義都是巨大的。

航空航天和國防工業(yè)是直接受益于3D打印技術(shù)發(fā)展的行業(yè)之一，也是3D打印技術(shù)的主要應(yīng)用市場。美國通用電氣集團(tuán)(GE Aviation)從2016年起生產(chǎn)了第一個(gè)3D打印組件——燃油噴嘴。這在3D打印航天史上是一件轟動(dòng)性的大事件。

GE利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的燃油噴嘴（圖片來源：GE Aviation）

高科技讓人興奮，尤其是太空探索讓人敬仰。接下來一周我們會從行業(yè)概述、歷史沿線、產(chǎn)業(yè)鏈、應(yīng)用市場等多個(gè)角度，為你揭開航空航天的神秘面紗，看看有些遙不可及的航空航天，都隱藏著怎樣的魅力。

一說到航天產(chǎn)業(yè)，我們知道我們國家有長征系列火箭，神州宇宙飛船，天宮空間站。不過這些都是由國家主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)，不是一個(gè)純商業(yè)的市場。在美國，航空航天主要由私人企業(yè)主導(dǎo)。

目前來看，航空航天產(chǎn)業(yè)的規(guī)模還比較小，是一個(gè)三四百億美元的市場。有專家預(yù)測，只需要十年左右的時(shí)間，航天產(chǎn)業(yè)將會實(shí)現(xiàn)10倍的增長，在2030年左右形成一個(gè)至少五千億美元的巨大市場。

目前航天產(chǎn)業(yè)主要有四大市場。

1. 運(yùn)載火箭

中國的長征2型運(yùn)載火箭，在全球非常有影響力。而在美國，私人航天領(lǐng)域的運(yùn)載火箭正在迅速崛起。其中以ElonMusk帶領(lǐng)的Space X為代表，跟中國的長征2型一樣是重載火箭。SpaceX公司是全球私人航空航天領(lǐng)域的領(lǐng)先者。2016年4月8日，SpaceX火箭第一次實(shí)現(xiàn)了發(fā)射火箭的海上垂直回收任務(wù)。

亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫·貝佐斯投資了一家私人航空公司BlueOrigin，以研發(fā)中小型火箭為主。

現(xiàn)在火箭的發(fā)射能力，要把1公斤的貨物送到地球軌道上，大概需要花2萬美元的成本；運(yùn)送1噸貨物上天就需要2000萬美元，成本還是相當(dāng)高的。SpaceX計(jì)劃把發(fā)射成本從1公斤2萬美元直接降到它的1/10，也就是1公斤只需要2000美元。實(shí)現(xiàn)成本控制的因素之一，就是3D打印技術(shù)。

SpaceX火箭上含有大量的3D打印零件，包括關(guān)鍵的氧化劑閥體。與傳統(tǒng)鑄造件相比，3D打印閥體具有優(yōu)異的強(qiáng)度、延展性和抗斷裂性。并且與典型鑄件周期以月來計(jì)算相比，3D打印閥體在兩天內(nèi)就完成了。

此外，SpaceX于2013年就成功通過EOS金屬3D打印機(jī)制造SuperDraco火箭發(fā)動(dòng)機(jī)引擎室，使用了鎳鉻高溫合金材料。這是一種非常復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所有的冷卻通道、噴油頭和節(jié)流系統(tǒng)都很難制造。EOS能夠打印非常高強(qiáng)度的先進(jìn)合金,是創(chuàng)造SuperDraco發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵。

SpaceX公司利用SLM技術(shù)制造的載人飛船引擎

2. 航天飛機(jī)

航天飛機(jī)領(lǐng)域最著名的兩個(gè)公司：

一家是Virgin Galactic，由維京唱片公司的老板查理德·布蘭森投資。理德·布蘭森對航空航天產(chǎn)業(yè)相當(dāng)樂觀，早早地就開始售賣訪問太空的私人宇航票，一張票25萬美元，據(jù)說他們在全球已經(jīng)賣出去好多張了。但是這些買到票的人還不知道什么時(shí)候能夠真正開始自己的太空旅行。

另一家是XCOR。XCOR的創(chuàng)始人是當(dāng)年英特爾公司奔騰芯片的主設(shè)計(jì)工程師，工作經(jīng)歷以及設(shè)計(jì)成就帶來的個(gè)人財(cái)富，使他決定放棄養(yǎng)老，改去實(shí)現(xiàn)童年飛向太空的夢想。

XCORLYNX MARK I 型航天飛機(jī)

火箭和航天飛機(jī)是解決運(yùn)載問題，到天上以后需要一個(gè)接待站。因此就有了空間站。

3. 空間站

在空間站領(lǐng)域最出色的是Bigelow Aerospace。其創(chuàng)始人Bigelow希望把酒店開到天上去，所以就研發(fā)了膠囊型空間站，把所有需要的功能一次性安裝好，裝到一個(gè)可收縮的空間站里，然后用火箭發(fā)射到天上，到預(yù)訂軌道打開。

BigelowAerospace

為了更快速地為宇航員補(bǔ)給物質(zhì)以及進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，早在2014年，美國宇航局NASA就將首臺太空3D打印機(jī)“增材制造工廠”送到了國際空間站。因?yàn)閺牡孛嫔舷蛱�空運(yùn)送物資不但成本驚人的高，而且必須要等到合適的時(shí)間才可以，而3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)直接制造，極大地降低了成本。太空中的3D打印機(jī)是由Made In Space（MIS）研制的，他們的最終計(jì)劃是在太空中3D打印出整顆衛(wèi)星。

全球首臺太空3D打印機(jī)

4. 小衛(wèi)星

之前提到的火箭發(fā)射是為了運(yùn)貨物上天，而這個(gè)貨物大部分就是衛(wèi)星。現(xiàn)在的衛(wèi)星主要還是各國政府投資建造，一般都是成噸重。但隨著私人商業(yè)機(jī)構(gòu)在衛(wèi)星領(lǐng)域的創(chuàng)新與突破，小衛(wèi)星一年可以發(fā)射幾百顆，衛(wèi)星的各種應(yīng)用會得到極大的豐富，成本大幅度降低。

小衛(wèi)星使用了幾年之后就會落回大氣層，并在大氣層完全焚毀。正式因?yàn)檫@樣，每過幾年整個(gè)太空中的小衛(wèi)星就可以換一批，所以這個(gè)市場可以持續(xù)不斷地更新。

2017年8月17日，俄羅斯宇航員從國際空間站手動(dòng)發(fā)射了迷你衛(wèi)星。其中一顆衛(wèi)星TomskTPU-120的生產(chǎn)采用了3D打印技術(shù)，是俄羅斯首款3D打印衛(wèi)星，也是世界第一顆幾乎全部采用3D打印的衛(wèi)星。

歐洲航天局（ESA）在今年推出了一個(gè)用PEEK材料來3D打印立方體衛(wèi)星主體的計(jì)劃。PEEK是一種熱塑性塑料，在強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐溫性方面具有非常好的固有性能，熔點(diǎn)在370℃左右，甚至可以替代某些金屬部件。3D打印PEEK微型衛(wèi)星不僅能在太空中航行，其本身也有極強(qiáng)的功能性。

未來地球軌道上可能會分布上千顆小衛(wèi)星，這些小衛(wèi)星是可靠大數(shù)據(jù)主要來源，比如說紅外數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、探測數(shù)據(jù)等等，衛(wèi)星正像當(dāng)初的計(jì)算機(jī)一樣，從大型化向微型化迅速轉(zhuǎn)移。無論是大數(shù)據(jù)還是人工智能，都可以借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)做很多事情。在小衛(wèi)星的各種應(yīng)用里，最重要的是“太空互聯(lián)網(wǎng)”，這是伴隨著無人駕駛出現(xiàn)的，主要是為無人駕駛的汽車和飛機(jī)提供精度更高的導(dǎo)航。在2030年，會成為一個(gè)超過千億級的衛(wèi)星通訊市場。

今天主要說的是三點(diǎn)內(nèi)容：

1.中國的航空航天是由國家主導(dǎo)，不是一個(gè)純商業(yè)市場。在美國，航空航天主要由私人企業(yè)主導(dǎo)。

2.大航天時(shí)代帶來的是一個(gè)蓬勃向上的產(chǎn)業(yè)，十年左右的時(shí)間，航天產(chǎn)業(yè)將會實(shí)現(xiàn)10倍以上的增長。

3.航空航天主要市場包括運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)、空間站和小衛(wèi)星。隨著人工智能、3D打印等新興技術(shù)的突破，大航天時(shí)代的到來，將會使它們獲得巨大的擴(kuò)張。

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