Daring AM：为什么相对论空间公司的3D打印火箭仍然搁浅？

发射世界上第一枚3D打印火箭不会那么容易。因此，当Relativity Space宣布其85%增材制造的Terran 1运载火箭已准备好于2023年3月8日星期六起飞时，它标志着该行业一个全新时代的开始，无论是太空还是3D打印。然而，该公司取消了第一次和第二次发射尝试，新的日期尚未公布。

虽然有点令人失望，但这并不奇怪，特别是因为在过去30年从肯尼迪航天中心或卡纳维拉尔角空军基地起飞的任务中，48%的灌木丛是由于恶劣的天气条件。对于许多火箭来说，“不去”的决定也源于干扰发射的技术问题，例如中央推进系统。人族1就是这种情况。

经过七年的酝酿，Relativity备受期待的首次轨道发射从佛罗里达州卡纳维拉尔角的16号发射场（LC-16）发射失败了。在发射台上站了几个小时后，团队决定对人族1号的起飞进行擦洗。该公司很快宣布，第二次尝试定于3月11日进行。相对论再次“玩家准备好”，并有另一个三个小时的发射窗口，但随后天气问题和随后的阶段分离问题使火箭陷入困境。该公司尚未宣布新的发布日期和窗口。

相对论空间的人族1秒发射尝试。图片由Relativity Space提供。

这次任务最重要的起飞之一，绰号“祝你好运，玩得开心”（GLHF），它证明了飞行器是“健康的”，并为下一次尝试做好了准备。相对论空间在终端计数期间中止决定的原因的快速细分包括火箭第二级推进剂的温度问题，第二阶段的燃料压力以及级分离自动化的问题。

太空发射失败
前美国宇航局研究科学家克里昂·莱维特（Creon Levit）曾经说过，“推迟发射比冒着发射中止（紧急关闭）的风险，或者更糟的是，冒着事故的风险要好。

尽管许多人正在关注Relativity的火箭成功，以确定3D打印火箭是否可以进入轨道，但事实是，大量的起飞已经被擦洗了。例如，2020 年 10 月，两枚相隔 36 小时的 SpaceX 猎鹰 9 号火箭背靠背最后一秒发射擦洗，导致埃隆马斯克对佛罗里达州的发射操作进行了“广泛审查”，以提高其发射速度。然后在 2021 年，波音公司第二次尝试将其新的 Starliner 太空舱无人试飞到国际空间站 （ISS），但由于“意外阀门”问题而被擦洗。去年的无人Artemis 1发射由于液氢泄漏而两次推迟。事实上，这个清单还在继续。

人族1号发射时间表。图片由Relativity Space提供。

航空航天公司2000年发表的一项研究发现，在过去二十年中，91%的已知运载火箭故障可归因于三个原因：发动机，航空电子设备和级分离故障。尽管失败吸引了大量的公众关注，但自1957年太空时代开始以来，它们一直是不可否认的事实，值得注意的是，从擦洗发射中吸取的教训有助于引导太空飞行器的未来。

根据这项研究，现有的发射失败数据揭示了故障的可能原因中的许多模式，这些模式通常属于人为错误、零件缺陷和发射前检查不足的类别。考虑到这一点，像SpaceX这样的公司已经整合了关键的发动机，航空电子设备和舞台可靠性功能，包括系统级车辆管理软件和健康监测系统，以确保火箭准备好起飞。否则，它将触发擦洗。

与航天工业中的许多公司一样，世界著名的火箭制造商SpaceX也转向3D打印来开发用于其火箭的零件和组件，以确保在制造阶段减少人为错误。虽然没有关于SpaceX火箭有多少是3D打印的官方信息，但我们知道AM制造商Velo3D是SpaceX的战略合作伙伴，SpaceX曾被传闻成为Velo3D的母公司。

就像它的前身一样，Relativity（其联合创始人Jordan Noone在SpaceX担任推进工程师）已经超越了3D打印零件的界限，创造了一种独一无二的机器，能够在内部生产几乎整个火箭。前提是这种新方法将比传统方法更快地建造轨道级火箭，并且需要的零件减少数千个。这种独特性使许多人怀疑该公司是否属于自己的类别，同时引领空间技术和3D打印开发。

制造火箭
随着最近宣布背靠背擦洗的第一次任务尝试，技术问题似乎与火箭的“3D打印性”完全无关。然而，时间（和数据）将证明故障是否与车辆的创新制造方式有关。毕竟，Relativity不仅试图将第一枚AM火箭送入轨道，而且还选择用液态甲烷和液氧（或甲氧）作为燃料为Terran 1提供动力，这也使其成为美国第一个旨在以这种混合物进入轨道的轨道火箭。为了进行比较，我们应该记得，就在三个月前，总部位于北京的Landspace公司试图发射世界上第一枚甲烷燃料火箭，但未能达到目标。不幸的是，12月14日升空的朱雀-2发射器未能达到其轨道标记。

第一个Aeon R引擎构建完成。图片由Relativity Space提供。

新事物往往会带来更多的审查。想想马斯克的汽车公司就知道了。特斯拉通常在显微镜下，其电动汽车的风险比其他任何电动汽车都高。确实有很多投诉，具体车型也被召回，比如几款2016-2023年的Model S和Model X汽车。然而，将特斯拉与其他传统汽车制造商进行比较可能不是要走的路。相对论空间的火箭也可以这样说吗？也许现在下结论还为时过早，该公司尚未将其3D打印旗舰飞行器送入轨道。但是一旦（如果）选中了这个框，谁能说相对论不会蓬勃发展并为未来的3D打印太空经济铺平道路呢？