星舰首次成功入轨！3D打印实现复杂结构，但马斯克坦言难以批产

9月28日，SpaceX星舰第14次飞行任务取得重要突破，星舰首次进入地球轨道并完成卫星部署。但任务过程并非一番顺利，多台发动机出现故障，马斯克在本月对3D打印技术也有一些谨慎的评价。

此次星舰飞行配备39台猛禽3发动机，其中一级超重型助推器搭载33台（均为海平面版），二级飞船搭载6台（海平面版和真空版各一半）。

在上升阶段，助推器一台猛禽3提前关闭，但并没有影响整个上升过程，星舰依然向高空加速。在级间热分离之后，星舰飞船点燃自己的6台发动机，超重型助推器大部分发动机关闭开始返回。

星舰火箭发动机舱内部的景象，中间有三台“海平面”猛禽发动机，外环有三台“真空”猛禽发动机。其中一台可控中心发动机用于入轨和脱轨燃烧。

但在此之后，助推器和飞船均有发动机出现问题。

助推器返回过程中，参与后续着陆的中心发动机里，有发动机提前退出，好在后续发动机重新启动，最后成功受控溅落。

在星舰飞船完成主要上升段、即将执行入轨燃烧前，星舰上面级一台真空猛禽3提前熄火。Spacex甚至一度正式宣布放弃入轨，因为他们无法确认是单台发动机自己的问题，还是整个推进系统存在更深层的故障。

在上升段结束，所有主机关机、进入太空滑行时，Spacex决定重新点燃一台海平面猛禽3来抬升轨道，最终成功入轨。但那台提前熄火的真空猛禽3，并未再启动。

实际上在历次的星舰飞行过程中，都遭遇过多台发动机失效的情况，Spacex确实并没有表示这是否与激进使用3D打印技术相关，但马斯克对一个提问的回复却值得引起注意——

“许多螺栓连接的法兰被焊接接头取代。这大大减轻了质量并减少了泄漏路径，但也使某些部件的更换变得更加困难。。。。虽然理论上删除部件听起来很容易，但实际上却很难做到，需要反复试验。”

这段描述指向的是使用焊接代替螺栓和法兰，但同样是3D打印正在推动的重要方向。

如今，商业航天领域大量使用3D打印正基于这样的叙事展开——大规模合并零件，大幅度减少零件数量，大量减少接头、螺栓、焊缝，实现整体结构一体化制造，减轻发动机重量、提升推力。

但3D打印在为发动机带来性能飞跃的同时，也可能引入新的、更隐蔽的故障模式。

从金属3D打印本身来看，随着发动机越来越多的使用一体化制造，质量控制的重要性也随之提高。但该技术本身的制造过程可能产生微观孔隙、未熔合或微裂纹，而发动机燃烧室、流道和高温承力部件又长时间承受高压、热循环和复杂载荷，因此缺陷控制、无损检测和过程监测仍是必须解决的问题。

对于采用高度复杂内部流道的一体化发动机部件而言，流道尺寸偏差、表面状态、局部缺陷以及实际流动特性，都需要经过严格验证。

此外，一枚火箭通常搭载多台发动机，制造一致性的重要性会被进一步放大。一个重要挑战在于，能否让关键尺寸、材料性能、内部质量和最终性能稳定地控制在规定的工程窗口内。

在讨论这些潜在故障模式的同时，也需要看到马斯克对猛禽3和3D打印的定位。

本月，马斯克提到，“我不建议任何新公司尝试生产Raptor 3，虽然这台发动机从外观上看相对简单，但其内部结构却十分复杂”。

他还表示，“3D打印技术使我们能够将辅助流道集成到主要部件中。但是，我不建议将3D打印用于批量生产，因为它速度太慢且成本太高。”

这里的关键在于，马斯克并没有简单地说3D打印让猛禽3更便宜或更快，而是强调3D打印使部分复杂部件制造成为了现实。

这意味着，3D打印对猛禽3的价值首先体现在设计和结构实现能力上，而不是简单替代传统量产工艺。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#星舰 #3D打印