星舰首飞爆炸 | SpaceX的3D打印技术应用

北京时间4月20日晚，SpaceX第一艘完全集成的Starship（又称星际飞船、星舰）首次发射，升空后一级就要多台发动机工作不正常，升空2分30秒后火箭姿态失稳并开始旋转，最终解体爆炸。

在通往成功的道路上总是要经历无数次失败，其可重复使用的猎鹰火箭就是最好的例子，而后者也是当前最成功的商业发射火箭。在升空前夕，马斯克便有降低预期的表示，“成功不是我们应该期待的”，在星舰后爆炸后其表示，“成功来自于我们学到的东西，今天的测试将帮助我们提高星际飞船的可靠性”。

当前人类建造的最大规模的火箭

与之前的许多其他运载火箭一样，Starship拥有大量3D打印部件。自从2018年底开始建造第一批原型以来，马斯克曾多次谈到SpaceX在星舰的设计和生产中使用3D打印技术。最早的例子之一是2017年9月在澳大利亚举行的国际宇航大会上的一次演讲中，当时他强调了使用3D打印制作星舰的重要性，并表示“我们确实在对大量投资3D打印，这可能会成为我们制造火箭结构的主要方式。”

为加快生产速度和提高设计灵活性，Starship上的3D打印部件使用了多种3D打印技术生产，包括粉末床激光熔融和和电子束熔融。总的来说，3D打印一直是SpaceX能够快速制作原型和迭代星舰设计以及生产高精度和高性能零件的关键因素。

SpaceX 3D打印的部分组件如下：

发动机部件：龙飞船自燃推进剂发动机使用通过EBM工艺制造了钛合金发动机舱，使用SLM工艺制造了猛禽发动机的涡轮泵外壳。

燃料系统组件：3D 打印了为火箭发动机提供燃料的系统组件，如燃料歧管。

隔热罩：为将宇航员运送到国际空间站，SpaceX建造了带有3D打印隔热罩的Crew Dragon航天器，旨在重返地球大气层时保护太空舱及其乘员。

阀门和配件：用于火箭和航天器的3D打印阀门和配件，用于控制推进剂流量和其他流体。

有效载荷整流罩：3D打印了用于在发射期间保护卫星和其他有效载荷的整流罩组件。

在过去的几十年里，SpaceX与几个3D打印品牌合作为其火箭制造零件，最著名的是EOS、Concept Laser（GE 公司）、Velo3D、SLM Solutions、Stratasys和3D Systems。

SpaceX与Velo3D建立了紧密的关系，后者表示，SpaceX选择其Sapphire系统是因为它能够生产质量和性能始终如一的部件，即使是复杂的几何形状和具有挑战性的材料。虽然具体的合作细节并未公开披露，但该公司在本次星舰发射之后即向SpaceX表达祝贺，并表示“对于新的太空行业和全人类来说，这是一个巨大的里程碑，我们很荣幸能与像SpaceX这样的创新型客户合作，他们正在突破各自行业的可能性极限”！