今年 4 月，SpaceX 重型獵鷹完成首次商業發射，並首次成功回收三枚助推器，這對 SpaceX 和整個航太史來說都是里程碑，這意味著火箭發射的成本有望大大降低。
馬斯克曾表示一旦火箭回收常態化，能降低 99％ 發射成本。儘管這個數字還有爭議，但不少專家都承認這是目前火箭發射性價比最高的方案。
除此之外還有沒有別的降低發射成本的方法？3D 列印是答案之一。
Relativity Space 就是一家計畫用 3D 列印技術製造火箭的公司，首席執行長是 29 歲的 Tim Ellis，曾在亞馬遜 CEO Jeff Bezos 旗下太空公司 Blue Origin 從事推進器和 3D 列印研發，另一位創始人 Jordan Noone 先後在 Blue Origin 和 SpaceX 工作過。
▲ Tim Ellis 站在 3D 金屬印表機 Stargate 前。
接受《Wired》雜誌採訪時，Tim Ellis 表示希望透過結合 3D 列印技術和人工智慧，像汽車流水線的機器人一樣製造火箭。
這一切都由幾台三層樓高（30 英尺）的機器 Stargate 完成，這也是目前世界最大的 3D 金屬印表機，據稱只要 60 天就可從原材料生產能發射的火箭。
最新型號的 Stargate 配備兩隻巨大機械手臂，列印大型零件時，機械手臂會將金屬融化後沉積成薄層，同時機械手臂尾端的列印頭會吹出一種惰性氣體為保護氣層，還能透過光學焊接不鏽鋼材料。
機械手臂的運動主要由 AI 演算法驅動，列印前會先模擬。機械手臂配備多種感測器收集視覺、環境和音訊等資料，增加零件後也能透過機器學習演算法自行調整，列印完畢後就接著自動組裝
火箭構造十分複雜，涉及大量精密儀器和元件，為了能列印出火箭，Relativity Space 不得不簡化火箭設計，以目前成功列印的火箭引擎 Aeon 1 為例，只有 100 個零件，一般火箭發動機至少需要數千個零件。
不到 20 天就能列印出一台引擎，且 Aeon 1 火箭引擎已在密西西比州的斯坦尼斯航太中心進行 200 多次高溫測試。
接下來 Relativity Space 計畫從零開始列印運載火箭 Terran 1，如果成功，將是世界第一枚幾乎完全 3D 列印出來的火箭。Terran 1 所需零件比傳統火箭少 100 倍，95% 都是 3D 列印，只有剩餘 5% 的電纜、晶片或橡膠等需另外購買。
不過 Terran 1 只是小型運載火箭，設計有效載荷約 1,250 公斤，遠不如獵鷹 9 號（最大載荷 22.8 噸），而 Aeon 1 引擎 8.8 噸的真空推力，同樣不到獵鷹 9 號火箭引擎 Merlin 1D 的十分之一。
目前 Terran 1 最大優勢還是價格，以最大載荷發射到近地軌道，每次價格只需 1 千萬美元，而獵鷹 9 號要 6 千多萬美元。
今年 4 月 Relativity Space 與加拿大衛星通訊公司 Telesat 達成協定，拿下首筆商業訂單，承擔部分部署近地軌道衛星的工作。據悉 Relativity Space 計畫在 2021 年完成 Terran 1 的測試並發射。
Tim Ellis 表示，如果 Terran 1 發射成功，他們會把金屬 3D 印表機 Stargate 的體積再增大一倍，以生產更大型的火箭。Tim Ellis 的野心也不只是列印火箭，他更長遠的目標是在火星 3D 列印火箭。
我們正在構建一個演算法框架，我們認這種框架可將這套 3D 列印系統搬到其他星球執行。
其實 Relativity Space 並不是第一個將 3D 列印技術應用到航太領域的公司，SpaceX 和 Blue Origin 都曾採用 3D 列印的火箭零件；火箭實驗室（Rocket Lab）透過採用金屬 3D 列印技術生產的火箭引擎 Rutherford，已助推 6 枚火箭成功發射。
▲ 火箭實驗室的 3D 列印火箭引擎。（Source：3DPrint）
但完全由 3D 列印製造的火箭還沒有先例，遭到不少質疑。這到底是創舉還是噱頭？只能用一次次發射來證明了，畢竟當年馬斯克創辦 SpaceX 遭遇的唱衰和質疑，也遠遠不止這些。
（本文由 愛范兒 授權轉載；圖片來源：Relativity Space）
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