人族一号首飞失败！液氧甲烷、3D打印，这货有多特别？

人族一号首发失败！3D打印、液氧甲烷，这货有何特别？

 

人族一号火箭首发失败！有何特点？

【坎坷首发路】 

先来回顾下人族一号首发坎坷路。这次是它一个月内第三次尝试首发，但以失败告终。全球民营航天液体火箭首发都失败的魔咒，阴魂不散啊！这次发射，火箭起飞之后一切正常，在一二级分离的时候出现了一段黑屏，整的挺玄乎，紧接着画面来了，显示一二级正常分离了，二级也点火了，可是这火总感觉哪里不太对，红红火火，但恍恍惚惚，到最后火也没了。显然出现了问题。过一会儿，画面切回控制室，再然后切到主播，主播似乎还挺开心。人族一号的首飞真的是挺折腾的，一个月整了三趟，每次都是起起伏伏。我觉得主要是学习对象有问题，学来学去，学了个日本H3火箭的“寸止”神功。大家都知道，H3第一次发的时候，芯一级发动机点火之后，检测到有异常，固体助推点火信号没发出，紧急关机。H3真正上天之后，也是败在了二级上。

人族一号，完美承袭了这项技能。你说拜谁为师不好，非得拜H3。结果如下，

第一次尝试发射，北京时间3月9日凌晨，发射前70秒，因二级火箭液态甲烷温度超限，取消发射！

第二次尝试，是3月12日凌晨，4个小时的窗口期，五次推迟，不停的HOLD，最后还是没HOLD住。最开始是因为高空风有点大，推了两次。接着上演了极度精彩、惊险的一幕，视频看出，已经进入发射程序，开始建立推力，0.5秒突然中止！原因是检测到起飞自动分离程序出错。之后，又是推啊推，最后一次，倒计时45秒的时候，因为推进剂压力不达标，窗口结束，改日再战！

这第三次也是因为船只进入了相关禁航区、高空风问题，HOLD了几下。最后，发射了，也败在了二级上。

【人族一号基本情况】

人族一号，有些地方翻成“地球人-1”，记住，这俩名字是一个货！

人族一号首飞任务，没带载荷，是一次单纯的轨道试飞任务，任务名称充分印证了这一点。（Good Luck，Have Fun）我简单粗暴的把它翻成，好运、玩去！

人族一号是小型火箭，全长35米、直径2.3米、干重是9.3吨，目标是提供反应迅速、价格合理的小型卫星发射服务。目前，已经和铱星（Iridium）、电星（Telesat）公司签订了发射合同。

人族一号是不回收的。185公里近地轨道运力是1250公斤，价格1200万美元，差不多1公斤不到1万美元！500公里太阳同步轨道的运力，不少于0.9吨。

人族一号是两级构型。一级有9台永世1发动机（Aeon 1）。二级，一台永世1真空版发动机。都是液氧甲烷的。整流罩直径3米、长6.8米。

火箭85%的质量都是3D打印的，不过还没到相对论公司自己提出来的95%的目标。大家一起讨论一下，你觉得未来会100%3D打印吗？

 

【人族R】

看这张对比图就知道人族R是大家伙了！虽然是人族的兄弟，但长得倒挺像星舰！

人族R的高度接近66米、直径约4.9米，近地轨道的运力是20吨。火箭高度和近地运力的数据都接近猎鹰9。

人族R将是完全可重复使用的，就是说连整流罩也不放过，也要再用。

人族R的一级，配置七台永世R发动机（Aeon R），也是3D打印的。全箭3D打印的比例达到了90%。

目前，它已经获得了包括一网（OneWeb）公司在内的20多份合同，其中包括把世界上第一个商业有效载荷送到火星。

人族R的首飞时间，计划是2024年。

 

【人族的发动机】

发动机单独拿出来说，是因为人族一号是全球又一个入轨未遂的液氧甲烷火箭。上一个未遂的是朱雀二号。下一个试图入轨的液氧甲烷火箭可能是星舰。以及不排除准备5月4日发射的黑店的火神，咱们的朱雀二号遥二也可以算上。

最近，液氧甲烷挺火的，上一期专门说了液氧甲烷的优势和目前全球主要的甲烷火箭。欢迎大家移步审阅、批示，做重要指示！

说回来，说人族系列的发动机。

虽然，能看到永世发动机试车的视频，但公开资料中，永世系列发动机的详细参数少之又少。只能找到发动机推力的数据。

人族一号一级配置的永世1发动机，单台海平面推力大约10.4吨。二级的永世真空发动机，推力约11.5吨。

人族R，会采用的7台永世R发动机，单台推力137吨。这就是今年2月4日，永世R80%功率状态下点火试车的画面。人族二级配置的，是经过升级的永世1发动机。

 

【火箭3D打印】

这就是人族一号火箭共底贮箱3D打印的视频。

相对论为什么要搞3D打印火箭呢？这有一段渊源。

相对论的联合创始人两位，蒂姆·埃利斯和乔丹·努恩，他俩是大学同学。

蒂姆·埃利斯最开始学的是电影，后来转到了航天工程。大学的时候，他俩都参加了一个社团—火箭推进实验室，开始跟火箭搭边儿。

毕业后，蒂姆·埃利斯去了蓝色起源，参加BE-4发动机研制，后来负责蓝色起源的3D打印研究。乔丹·努恩去了SpaceX，干的也和3D打印相关。这让他俩意识到，3D打印在航天领域的前景。于是乎，一不做、二不休，单干！弄个全3D的火箭！

2015年，相对论公司横空出世！不知道是不是巧合，1915年，爱因斯坦提出广义相对论，100年后出了个相对论公司！

事实也证明，3D打印的确改变了火箭制造的局面。比如，永世1发动机只有100个部件，可以在不到20天内打印出来，加快了开发和测试周期。相对论公司给出的数据是，用3D打印技术制造整个火箭，零部件数量会从10万个减少到不到1000个，也就是说只有原来的1%。

相对论的3D打印技术还在不断的迭代升级！他家的世界最大金属3D打印机—星门，升级到了第四代，主要用来打印人族R火箭。

相对论给出的资料说。横向比，星门4的打印速度是行业水平的12倍。

纵向比，星门4打印速度比上一代提高了7倍。打印体量是第三代星门的55倍。打印尺寸可以达到36.5米长、7.3米宽。

同时，星门4集成化设备设置和印版制备方法，可以进一步节约打印准备时间和成本。通过融合计算机视觉、先进传感技术和实时遥测技术，能进一步优化过程监控。还能大幅减少所需部件数，加快设计迭代。此外，相对论的冶金实验室开发出了专利材料，具有质量轻、性能高的特点，更有利于实现人族R的轻质和低成本。

那如果满负荷运转，预计每台第四代星门，每年可以生产4枚人族R火箭。也就是说，通过3D打印，未来火箭会更轻、更强、更便宜，制造还更快！你就说香不香。

【3D打印如何降成本】

大家都知道一句话，无利不起早！没有便宜，谁会用它！3D打印降成本可以从这几个方面来看。

它有利于一体化结构优化。比如，火箭发动机，原来是多个构件组合，零件之间还需要连接结构，比如法兰、焊缝。一体化打印，就是一个整体化的结构了，强度会上去，重量会下来，显然为效益打开了可行性空间。

3D打印可以避免大余量的切除。有数据说，可以节约50%以上的材料去除率。

还有利于实现轻量化，比如，比利时一家公司开发的航天部件，3D打印的钛金属插入件，比传统的轻了接近70%。

 

【3D打印，如何搅动航天市场】

我觉得，大概八成可能不一定应该大概率会搅一搅。有一个马斯克院士同志就已经够热闹了，现在又出来一个。

商业航天很重要的一点，就是降成本，榨干每一滴油水。

SpaceX通过火箭的复用、拼单发射等，大幅降低了成本。《中国航天》杂志，《“猎鹰”9火箭的发射成本与价格策略分析》一文中提到，全新“猎鹰”9成本约为5000万美元，复用型“猎鹰”9成本为1500万美元。

相对论走另外一条赛道，从材料角度出来，搞3D打印。同时，你SpaceX的回收复用，我也可以拿来用。既独辟蹊径，又兼容并蓄，降成本的方式更加多元了。高！实在是高！不过，目前没有看到人族R的报价，但相信这个数据应该会让人眼前一亮！

 

【空间3D打印】

3D打印现在都是地球上用，未来会有空间3D打印，就是说，去天上搞。咱们国家空间站，就有这想法。已经考虑在天宫空间站上配置3D打印等手段，提供空间设施的在轨制造服务，进一步提升天宫空间站在轨设施建造服务能力。其实，咱们国家新一代载人飞船试验船上，就已经搭载了3D打印机。另外，月球基地，将来的火星基地，都会大量应用3D打印！