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2016 年，馬斯克在第一次介紹火星計劃的演講中提到，將人類送去探索其他星球的最大障礙，不是科技，而是成本。當(dāng)時，他預(yù)計利用現(xiàn)有技術(shù)打造一臺火星飛行器需要 100 億美元，而 SpaceX 的使命是將單人單程票價控制在 20 萬美元。

既能節(jié)省進入太空的成本，又安全可靠的技術(shù)就成了剛需，而3D打印，正是其中一種省錢的方法。

2015年，兩位分別來自SpaceX和藍色起源的前員工創(chuàng)辦了Relativity Space。他們認為，這兩家在航天領(lǐng)域最前沿的公司都沒有充分利用3D打印技術(shù)。其中，SpaceX利用這項技術(shù)制造了獵鷹9號的主要氧化劑閥門和龍飛船2號的SuperDraco引擎。Relativity試圖用3D打印技術(shù)制造完整火箭，壓縮制造成本，吸引更多對中小型發(fā)射有需求的運營商。

就在上個月，Relativity宣布和Momentus合作，Momentus同樣也是一家擅長省錢的太空創(chuàng)業(yè)公司，他們使用水作為火箭的推進系統(tǒng)，然后打造出運載能力越來越強的“太空拖船”，為客戶提供航天器變軌服務(wù)。合作方面，Relativity負責(zé)發(fā)射Momentus的衛(wèi)星，然后后者再利用“太空拖船”將自家衛(wèi)星變軌到地球同步軌道（geosynchronous orbit）。這兩家公司的合作備受資本和媒體的關(guān)注，它們也正在緩緩展開一幅美好圖景——人類離探索太空，乃至殖民太空又近了一步。

60天，打印一支火箭

在宣布和Momentus簽約之前，Relativity已經(jīng)和NASA以及美國空軍達成合作，并于今年4月拿下首個商業(yè)訂單，和衛(wèi)星通信公司Telesat達成協(xié)議。Telesat將部署多達數(shù)百顆衛(wèi)星的低地軌道（LEO）星座，讓Relativity承擔(dān)部分發(fā)射任務(wù)。Telesat此前已經(jīng)和SpaceX、藍色起源等簽訂了合同，所以選擇Relativity這樣一家創(chuàng)業(yè)公司，也能說明后者具備一定實力。

Relativity設(shè)計了一臺近兩層樓高的3D金屬打印機Stargate，它是目前世界上最大的用以制造火箭的打印機。據(jù)介紹，這臺機器能在60天之內(nèi)將原材料變成能上天的運載工具，這也是他們將它取名為“星際之門”的原因。

這個打印系統(tǒng)裝有多個打印頭，每個臂都裝有激光器，它還配備質(zhì)量控制系統(tǒng)，包括云模擬、先進成像和檢測傳感器等，并采用智能學(xué)習(xí)技術(shù)。這些設(shè)計讓系統(tǒng)在打印完畢后能進行自動化組裝。公司正在用Stargate打印 Aeon 1火箭引擎，還表示20天就能制造這樣一臺引擎，相比通常有數(shù)千個零件的發(fā)動機，Aeon 1只有100個零件。Relativity還將打印運載火箭Terran 1，如果順利，這將是目前世界上第一臺完全由3D打印出來的火箭，它的零件比傳統(tǒng)火箭少100倍。另外，相比傳統(tǒng)制造所需的12到18個月，Relativity可以將制造火箭的周期控制在60天。

Aeon 1真空推力約8.8噸，是Rocket Lab的小型火箭發(fā)動機Rutherford推力的4倍，不到SpaceX獵鷹9號的Merlin 1D發(fā)動機推力的十分之一?？梢钥闯觯琑elativity服務(wù)的是Rocket Lab和SpaceX所覆蓋不到的市場。

至于成本，創(chuàng)始人Tim Ellis表示，以將1250千克載荷送入低地軌道為例，Relativity收取1000萬美元，這只有競爭對手的三分之一。3D打印技術(shù)除了能讓發(fā)射成本降低，也能滿足客戶更靈活的定制需求，比如客戶可以根據(jù)不同的載荷調(diào)整整流罩的尺寸等。

正因為 Relativity 技術(shù)的快速推進，它在當(dāng)?shù)貢r間10月1日對外宣布完成1.4億美元C輪融資。Ellis表示，在這筆融資完成后，公司已經(jīng)獲得了足夠的資金以完成Terran 1的研制和最終的發(fā)射工作。但同時，Terran 1首飛已經(jīng)從2020年底推遲到了2021年初，部分原因在于公司將2米寬的整流罩增加了3米，荷載容量也因此增加了一倍。

太空便車

衛(wèi)星行業(yè)在過去幾年發(fā)展迅速。據(jù)分析機構(gòu)Bryce Space & Technology，行業(yè)在2017年獲得了近2700億美元的收入，而且趨勢向好。另外，據(jù)Global Market Insights的數(shù)據(jù)，到2024年，商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)的市場份額將達到70億美元。2018至2024年，LEO在這個市場的復(fù)合年均增長率或?qū)⑦_到3%，因為相比于離地更遠軌道的部署，LEO衛(wèi)星的初始發(fā)射成本更低，部署時間更短，也能一次發(fā)射多星。

因此，除了大型運載火箭，想要在LEO上部署衛(wèi)星的運營商需要更低成本的選擇。和Relativity合作的Momentus則提供了另一種方法。具體來說，為了節(jié)省發(fā)射成本，客戶一般會讓小衛(wèi)星隨大衛(wèi)星一同發(fā)射，但它們并不一定能一次性部署在特定的軌道上，衛(wèi)星變軌很復(fù)雜，費用高昂，而且往往辦不到。針對這種情況，Momentus想在在太空中解決航天器“最后一英里”的需求?？蛻艨梢杂没鸺龑⑿l(wèi)星等航天器先集中送到一個地點后，再用Momentus的“太空拖船”將航天器搬運到最終進入的軌道。

官方表示，這種“搭便車”最多可以讓整個部署便宜10倍。創(chuàng)始人Mikhail Kokorich說，“希望從地球到LEO，以及從LEO到月球軌道的100-200公斤載荷的報價低于1000萬美元”。

而這一趟趟便車的技術(shù)基礎(chǔ)，來源于Momentus自研的水等離子推進（water plasma propulsion）系統(tǒng)。這種發(fā)動機的工作原理是利用太陽能將水用微波加熱到太陽表面的溫度，并將過熱的氣體通過噴嘴噴出來，從而產(chǎn)生推力。Momentus上個月底在太空成功測試水等離子推進器。這項16個立方體衛(wèi)星組成測試，首次證明利用微波電熱等離子技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高比沖的推進，比目前人造衛(wèi)星采用的離子推進器（氙、氪）造價低。

公司預(yù)計在今年推出Vigoride服務(wù)，最大運載為250公斤。公司還表示，將一組20多顆重達20磅的衛(wèi)星分散到不同的軌道上，收取的費用大約為120萬美元。之后還將推出運載能力更強大的“便車”。

小成本做大生意

就像馬斯克所說的，既然技術(shù)并不是人類探索太空的最大制約因素，那么面對成本這個更大的難題，科技公司或許更應(yīng)該切換思路，讓技術(shù)服務(wù)于成本控制，也從“省錢”上刺激技術(shù)的更新。

據(jù)Crunchbase數(shù)據(jù)，成立4年的Relativity總共融資1.857億美元。而成立還沒到2年的Momentus目前已融得3380萬美元的資金。前者在完成最新一輪融資時透露，公司最近已經(jīng)成功打印并組裝出了完整的二級火箭，也進行了超過200次發(fā)動機熱實驗。后者也于近期證明水等離子技術(shù)的可行性和推進實力。“Momentus的推進技術(shù)正在從根本上重塑太空經(jīng)濟格局?！盤rime Movers實驗室創(chuàng)始人Dakin Sloss這樣評價。

這些積極進展都讓這兩家公司的愿景越發(fā)明晰。Relativity的聯(lián)合創(chuàng)始人Jordan Noone告訴美國合眾國際社，“公司創(chuàng)立時，我們就想在火星上打印火箭。我們希望在3D打印機可以發(fā)現(xiàn)那里的金屬和任何可用材料?！盓llis說在未來，Relativity會把打印火箭的“工廠”縮小到可能塞進火箭里的程度，然后帶到其他星球。

Momentus在官網(wǎng)上展示了從2019-2022中每年要發(fā)布的運輸服務(wù)，單從運載能力來看，從250公斤，到300 公斤，到4000公斤，再到入軌地球靜止軌道（GEO）能達10000公斤的水平。水等離子推進也將用在2022的“太空拖船”上。在未來，公司的運輸服務(wù)將觸及到從小心星到地月之間空間的運水、小行星采礦基礎(chǔ)設(shè)施部署和月球和火星再補給等業(yè)務(wù)。

但眼下，它們面前就有一塊誘人蛋糕。據(jù)The Verge報道，目前地球軌道上有近2000顆正在運行的衛(wèi)星，但SpaceX、OneWeb等衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項目可能會使這一數(shù)字增加4倍。它們將為環(huán)境監(jiān)測和互聯(lián)網(wǎng)連接提供支持，同時，也能給致力于降低衛(wèi)星進入太空成本的創(chuàng)業(yè)公司帶來商機。