美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間2018年2月6日13點(diǎn)30分，SpaceX的獵鷹重型運(yùn)載火箭，在美國肯尼迪航天中心首次成功發(fā)射，并成功完成兩枚一級助推火箭的完整回收。

值得重視的是，伊隆·馬斯克（Elon Musk）的Spacex正在擾亂全球太空行業(yè)。包括中國和印度在內(nèi)的所有發(fā)射提供商都不得不重新考慮降低成本的方法。將衛(wèi)星、貨物和人類放入太空的太空發(fā)射公司正試圖將價(jià)格降低50％以上。這其中3D打印在低成本可回收的衛(wèi)星制造方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

“獵鷹重型”火箭配有27個(gè)梅林發(fā)動(dòng)機(jī)，其運(yùn)載能力驚人，超過目前國際上所有現(xiàn)役的火箭水平，是人類目前最強(qiáng)大的太空運(yùn)載火箭。

公開資料顯示，獵鷹重型火箭向國際空間站、神舟飛船等飛行器所在的近地軌道的發(fā)射能力飆升到了63.8噸，約是獵鷹9號火箭全推力版的3倍、航天飛機(jī)的2倍。同時(shí)，其向通信衛(wèi)星使用的地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射載荷的能力提高到26.7噸，向火星發(fā)射載荷的能力為16.8噸，向太陽系邊緣的冥王星發(fā)射載荷的能力也有3.5噸。

獵鷹重型火箭是從獵鷹9號的基礎(chǔ)上改造而來的，高229.6英尺（69.2米），其運(yùn)載能力達(dá)對手聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司Delta IV重型火箭的兩倍之多，推力相當(dāng)于18架波音747飛機(jī)。另外重要的一點(diǎn)是，這還是可回收使用的“超重型”運(yùn)載火箭。

作為三個(gè)獵鷹9號并聯(lián)的重型獵鷹也將和獵鷹9一樣進(jìn)行重復(fù)利用，然而就獵鷹9的情況來看重復(fù)利用導(dǎo)致其22頓的運(yùn)力只能發(fā)射13t的貨物（因?yàn)樵诨厥諘r(shí)需要保留燃料，極大的影響了運(yùn)力發(fā)揮）。2017年3月30號，一枚復(fù)用的獵鷹9號將SES10通訊衛(wèi)星送入地球轉(zhuǎn)移軌道，并再次成功回收。SpaceX的CTO表示這次復(fù)用使成本降低了一半多。

與傳統(tǒng)鑄造件相比，SpaceX的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。

早在2013年SpaceX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。與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)相比，使用增材制造不僅能夠顯著地縮短火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的交貨期和并降低制造成本，而相比傳統(tǒng)制造發(fā)動(dòng)機(jī)的成本，而且可以實(shí)現(xiàn)“材料的高強(qiáng)度、延展性、抗斷裂性和低可變性等”優(yōu)良屬性。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。

SpaceX引爆了可重復(fù)利用、低成本的下一代火箭開發(fā)競賽，這背后暗流涌動(dòng)著3D打印技術(shù)的大量運(yùn)用。NASA于2012年就啟動(dòng)了AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造驗(yàn)證機(jī)的計(jì)劃，NASA認(rèn)為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面頗具潛力。在3年內(nèi)，團(tuán)隊(duì)通過增材制造出100多個(gè)零件,并設(shè)計(jì)了一個(gè)可以通過3D打印來完成的發(fā)動(dòng)機(jī)原型。而通過3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

而在下一代火箭開發(fā)中，NASA與SpaceX的合作關(guān)系越來越緊密。美國在火箭發(fā)射領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)，或許讓歐洲的空間發(fā)射行業(yè)頗感壓力。

就在2017年，Ariane集團(tuán)還獲得了歐洲航天局（ESA）的支持，總預(yù)算超8千萬歐元用于Ariane新一代液氧-甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī) — Prometheus。Prometheus是Ariane集團(tuán)與CNES于2015年發(fā)起的一項(xiàng)用于繼Ariane 6之后的新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是低成本，目標(biāo)是將火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本至少降低10倍，并且可重復(fù)使用。

5-7普羅米修斯發(fā)動(dòng)機(jī)可以為未來阿麗亞娜火箭的第一階段提供動(dòng)力，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)耗資100萬歐元（合113萬美元），而目前為阿麗亞娜5號第一階段提供動(dòng)力的單個(gè)Vulcain低溫發(fā)動(dòng)機(jī)的成本為1000萬歐元。

Ariane集團(tuán)計(jì)劃將Prometheus先用于小型的火箭發(fā)射裝置，然后進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)回收利用的演練工作。在此基礎(chǔ)上，將Prometheus用于A6下一代以及A6重復(fù)利用型甚至是Ariane下一代火箭發(fā)射裝置。

根據(jù)計(jì)劃，Prometheus將以所向披靡的成本優(yōu)勢成為下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的典范。不過，低成本與可重復(fù)使用在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面具有一定的矛盾性，而融合這一矛盾的利器正是3D打印技術(shù)。Prometheus LOx-甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目還將利用前所未有的數(shù)字化水平進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制和診斷，并且將3D打印技術(shù)的應(yīng)用貫穿到原型開發(fā)和最終生產(chǎn)中。

根據(jù)法國航天局的發(fā)射主任Jean-Marc Astorg，3D打印和其他技術(shù)的應(yīng)用將火箭開發(fā)的時(shí)間縮短一半。據(jù)了解，3D打印技術(shù)的大量采用，簡化了循環(huán)結(jié)構(gòu)，低成本的機(jī)械組裝要求，簡化了子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

根據(jù)市場觀察，在可回收方面，歐洲有自己的基礎(chǔ)，其中可借鑒的經(jīng)驗(yàn)就是來自于太空飛機(jī)。一個(gè)典型的例子Skylon有翼飛行器就是英國噴氣引擎公司與歐洲空間局（ESA）合作設(shè)計(jì)的，是對經(jīng)典太空飛機(jī)夢想的回歸。使用自己的動(dòng)力起飛，無人駕駛的Skylon飛入軌道，完成一系列探索宇宙的任務(wù)。

而這其中3D打印發(fā)揮了重要的作用，新型“軍刀”引擎的一大亮點(diǎn)是3D打印的噴油器，該噴油器使得引擎在不到0.01秒中就可以得到急速降溫。正是噴油器的作用使得Skylon有翼飛行器達(dá)到高達(dá)五倍音速的速度，直接飛到地球的軌道。這意味著航天飛機(jī)可以像普通飛機(jī)一樣起飛、飛行和著陸。