今年 4 月，SpaceX 重型猎鹰完成首次商业发射，并首次成功回收三枚助推器，这对 SpaceX 和整个航太史来说都是里程碑，这意味着火箭发射的成本有望大大降低。
马斯克曾表示一旦火箭回收常态化，能降低 99％ 发射成本。尽管这个数字还有争议，但不少专家都承认这是目前火箭发射性价比最高的方案。
除此之外还有没有别的降低发射成本的方法？3D 打印是答案之一。
Relativity Space 就是一家计划用 3D 打印技术制造火箭的公司，首席首席执行官是 29 岁的 Tim Ellis，曾在亚马逊 CEO Jeff Bezos 旗下太空公司 Blue Origin 从事推进器和 3D 打印研发，另一位创始人 Jordan Noone 先后在 Blue Origin 和 SpaceX 工作过。
▲ Tim Ellis 站在 3D 金属打印机 Stargate 前。
接受《Wired》杂志采访时，Tim Ellis 表示希望透过结合 3D 打印技术和人工智能，像汽车流水线的机器人一样制造火箭。
这一切都由几台三层楼高（30 英尺）的机器 Stargate 完成，这也是目前世界最大的 3D 金属打印机，据称只要 60 天就可从原材料生产能发射的火箭。
最新型号的 Stargate 配备两只巨大机械手臂，打印大型零件时，机械手臂会将金属融化后沉积成薄层，同时机械手臂尾端的打印头会吹出一种惰性气体为保护气层，还能透过光学焊接不锈钢材料。
机械手臂的运动主要由 AI 算法驱动，打印前会先模拟。机械手臂配备多种感测器收集视觉、环境和音讯等资料，增加零件后也能透过机器学习算法自行调整，打印完毕后就接着自动组装
火箭构造十分复杂，涉及大量精密仪器和元件，为了能打印出火箭，Relativity Space 不得不简化火箭设计，以目前成功打印的火箭引擎 Aeon 1 为例，只有 100 个零件，一般火箭发动机至少需要数千个零件。
不到 20 天就能打印出一台引擎，且 Aeon 1 火箭引擎已在密西西比州的斯坦尼斯航太中心进行 200 多次高温测试。
接下来 Relativity Space 计划从零开始打印运载火箭 Terran 1，如果成功，将是世界第一枚几乎完全 3D 打印出来的火箭。Terran 1 所需零件比传统火箭少 100 倍，95% 都是 3D 打印，只有剩余 5% 的电缆、芯片或橡胶等需另外购买。
不过 Terran 1 只是小型运载火箭，设计有效载荷约 1,250 公斤，远不如猎鹰 9 号（最大载荷 22.8 吨），而 Aeon 1 引擎 8.8 吨的真空推力，同样不到猎鹰 9 号火箭引擎 Merlin 1D 的十分之一。
目前 Terran 1 最大优势还是价格，以最大载荷发射到近地轨道，每次价格只需 1 千万美元，而猎鹰 9 号要 6 千多万美元。
今年 4 月 Relativity Space 与加拿大卫星通讯公司 Telesat 达成协定，拿下首笔商业订单，承担部分部署近地轨道卫星的工作。据悉 Relativity Space 计划在 2021 年完成 Terran 1 的测试并发射。
Tim Ellis 表示，如果 Terran 1 发射成功，他们会把金属 3D 打印机 Stargate 的体积再增大一倍，以生产更大型的火箭。Tim Ellis 的野心也不只是打印火箭，他更长远的目标是在火星 3D 打印火箭。
我们正在构建一个算法框架，我们认这种框架可将这套 3D 打印系统搬到其他星球执行。
其实 Relativity Space 并不是第一个将 3D 打印技术应用到航太领域的公司，SpaceX 和 Blue Origin 都曾采用 3D 打印的火箭零件；火箭实验室（Rocket Lab）透过采用金属 3D 打印技术生产的火箭引擎 Rutherford，已助推 6 枚火箭成功发射。
▲ 火箭实验室的 3D 打印火箭引擎。（Source：3DPrint）
但完全由 3D 打印制造的火箭还没有先例，遭到不少质疑。这到底是创举还是噱头？只能用一次次发射来证明了，毕竟当年马斯克创办 SpaceX 遭遇的唱衰和质疑，也远远不止这些。
（本文由 爱范儿 授权转载；图片来源：Relativity Space）
延伸阅读：
- 美国年轻企业家矢言，打造可上太空 3D 打印火箭
- 3D 打印造火箭可上太空？技术进步造成质变
