Post by 橡皮泥 on 2020-06-01
北京时间2020年5月31日03时22分，美国太空探索科技公司SpaceX用自家猎鹰9号火箭搭载“龙飞船”2号成功将两名宇航员送入太空，一级火箭成功回收。这是美国自2011年航天飞机计划结束以来，时隔9年再次成功发射载人飞船，SpaceX自此成为世界载人航天的第四位玩家，创造新历史。
本次发射的重要意义有两点：
自2011年美国航天飞机执行完最后一次任务退役后，美国失去了从本土出发的载人航天能力，只能依靠俄罗斯联盟号飞船前往国际空间站。SpaceX此次发射是非俄罗斯飞行器近十年首次进行载人飞行，不仅标志着美国载人航天能力的恢复，也标志着人类载人航天一个崭新时代的开始，SpaceX已独立并全面掌握了载人航天最重要的运载火箭、货运飞船和载人飞船等环节。
本次发射是NASA与SpaceX签订的“商业载人项目”的组成部分。这意味着此次的发射成功正式揭开了商业载人航天的大幕！
猎鹰9号火箭和载人“龙飞船”上的3D打印技术
2013年，马斯克介绍了公司计划如何使用Leap Motion控制器，Oculus Rift虚拟现实耳机和高端金属3D打印机为其Merlin火箭发动机制造零件。2014年，SpaceX开始在太空飞行硬件上使用3D打印技术。当年1月，该公司透露，猎鹰9号火箭装有3D打印的主氧化阀部件，这是SpaceX首次使用3D打印部件。该部件在高压液态氧下正常运行，并且能够承受高振动和低温。
猎鹰9号运载火箭9台发动机布局
载人“龙飞船”由美国宇航局委托SpaceX公司打造，高约6米，宽约3.7米，共4个舷窗，可以搭载7名宇航员，具有可重复使用、乘员运输能力强、内部空间大等特点。龙飞船自备动力逃逸，飞船侧壁安装有8台超级天龙座发动机系统（Super Draco逃逸发动机），两个为一组，互为备份，一旦发现火箭出现故障，“龙飞船”能瞬间被弹向安全区域后返回地面。
龙飞船
值得注意的是，Super Draco发动机的关键部件采用3D打印制造，借助该技术的复杂制造和集成制造优势，将之前几十个不同零部件缩减为三个，由镍基超合金通过激光3D打印制造而成，大大缩短了整个发动机的设计和制造周期。
马斯克公布采用3D打印制造龙飞船发动机
Merlin和SuperDraco发动机的开发对于SpaceX航天器的发展至关重要，它们成功的将宇航员送入了预定轨道。
在宇航服方面，此次载人“龙飞船”的宇航服重18斤左右，比普通宇航服减负1/3。外观为简约又大气的黑白拼接样式，大片感十足。黑色部分运用了聚酰胺纤维制成——弹性、柔韧性一流，这可使得宇航员不像以前一样被服装限制行动。白色部分运用了强化玻璃纤维制成，其特点为耐火耐高温，且抗酸碱性极强。
简洁的宇航服设计，科技含量无限
其中，宇航员的头盔使用3D打印技术定制制造，遮光罩、通风降温系统、耳机麦克风等都被隐藏其中，在保证安全可靠的前提下，不仅减轻了重量，也将成本压缩到极限。
宇航服对比
纳入Velo3D无支撑金属3D打印
无论是在地球上还是在轨道上使用3D打印技术，SpaceX都没有丝毫放缓的迹象，并且专注于可扩展性和降低成本，这可能成为SpaceX工程学的一个重要组成部分。就在上个月，SpaceX的主要3D打印机供应商之一Velo3D暗示，SpaceX已开始将其机器用于特定组件生产，而这些组件在使用以前的技术制造时会遇到很大的问题。该公司进一步声称，SpaceX为火星星际飞船而开发下一代发动机的某些组件，将可能采用Velo3D的设备生产。
与传统的SLM技术不同，Velo3D能够接近实现无支撑制造，实现在现有的金属3D打印机上无法制造的几何形状。其通过软硬件组合方案解决粉末床激光熔融技术所固有的许多挑战，包括设计限制、过程控制和一致性。此前已有霍尼韦尔等航空航天公司开始采用Velo3D的解决方案，SpaceX的大力加持，无疑证明了Velo3D的技术实力。
与传统制造方式相比，3D打印技术不仅可大幅度降低生产成本，还突破了传统制造工艺对于复杂形状的限制，它带来的是生产加工观念的革命性转变，对推动全球航空航天领域的发展起到了重要作用。
END
SpaceX载人飞船的发射成功，对NASA也有着举足轻重的意义，预计一次载人任务的报价预计仅在1.6亿美元级别，单座位报价远低于俄罗斯和美国新一代飞船。曾经烧钱维持国际空间站载人航天发展的局面将得到一定改善，可节约一部分资金，支持更多商业航天发展，也为下一步着重从事的深空探测储备力量。
同时，随着世界三大载人航天大国进入新一代载人飞船同台竞技阶段，目前仅有美国和中国实现了共计三型飞船实际入轨测试，SpaceX的龙飞船、波音的星际客机(并未完全成功)和中国新载人飞船。但随着SpaceX实际载人任务的成功，美国在这一领域再次保持领先优势。不过需要说明的是，目前的SpaceX龙飞船主要定位于近地空间载人任务，和能够进一步执行深空载人任务的中美俄新一代主力载人飞船还有一定的技术差距。
来源：3D打印技术参考
