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2019年2月13日

呂婉瑩 女播天下

3D打印火箭

拙文(2018年6月6日)曾經提過在工業4.0的年代,3D打印將會是其中一項大幅改變製造業的技術,想不到3D打印已經一日千里至幾乎可以打印全支火箭!

在航天工業用上3D打印並非新鮮事,Tesla創辦人Elon Musk同時創立的太空運輸公司SpaceX的循環再用火箭Falcon 9(火箭以往都是用完一次就作廢),部分零部件就是打印而成,美國太空總署(NASA)亦正準備以3D打印部分太空船零部件。亦即是說目前的3D打印技術大部分都是製作小型物件。

但一間在2015年成立的美國初創企業Relativity Space(RX),創辦人是來自SpaceX和亞馬遜CEO Jeff Bezos持有的太空運輸公司Blue Origin的前工程師,他們製造了目前全球最大的金屬3D打印機,打印出一支由發動機、助推器到機身,95%都是3D打印出來名為Terran的火箭。

Terran的負載量是1250公斤,幾乎是全打印出來的Terran,零部件數量由傳統火箭的近10萬件減少至少於1000件,製作幾近全自動化,可以減少出錯,增強穩定性,製作時間亦由傳統火箭的以年計縮減至只需60日,每次發射成本因而大幅下降至1000萬美元。Falcon 9的負載量比Terran重得多,有6.4萬公斤,不過每次發射成本大約6200萬美元,所以RX只是計劃針對發射較細的商用通訊衞星到低地球軌道,並非與SpaceX或NASA直接競爭。

RX剛於上月成為第4間獲准租用美國佛羅里達州Cape Canaveral空軍基地的公司,亦是唯一一間全由風險資金投資的公司,RX在去年3月完成B輪融資(初創企業獲風險資金後,如果運作達標就會由A輪開始逐步升級至E),兩輪融資合共籌得4500萬美元,預計明年會正式試射。

另外一間英國初創企業Orbex沒有要造幾近全3D打印的火箭,但就打印了一個目前全球最大的Stage 2 rocket(第二階段火箭)發動機,它是原支打印製成,無任何連接和焊接位,更能抵禦太空的極端溫度和壓力。Stage 2 rocket是兩節式火箭的其中一節,發射升空後兩節火箭就會分離,Stage 2 rocket是會負載太空船進入地球軌道那一節。這支發動機由3D打印而成,名為Prime的火箭有15米高,體積相當於1/4支Falcon 9,它用了特別配方的碳纖維和鋁複合材料,加上3D打印的發動機,Prime比其他同類的小型火箭發射器輕三成,效率亦高出兩成。

未來的物聯網發展,將會是由體積10厘米³的微型人造衞星(CubeSats),連接地面上成千上百萬的設備,因為成本將會比用地面的連接方式便宜得多,火箭發射成本能夠大幅下降至為關鍵,而3D打印將會是重要推手。

 

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