美3D打印新型运载火箭

　　美国相对论航天公司的“人族一号”液氧甲烷运载火箭。

　　北京时间3月23日上午11时25分，美国相对论航天公司的“人族一号”液氧甲烷运载火箭，在佛罗里达州卡纳维拉尔角点火升空，火箭一级飞行和一二级分离正常完成，但分离后的火箭二级未能成功点火，发射以失败告终。

　　“人族一号”运载火箭是全球第2枚投入发射的液氧甲烷火箭，第一枚是我国“蓝箭”航天空间科技股份有限公司研制的“朱雀二号”液氧甲烷运载火箭。相对论公司的火箭有何特殊之处？人们为何青睐液氧甲烷火箭？本文对此一一解读。

　　3D打印，快速制造

　　美国相对论航天公司秉持“3D打印、快速制造”理念，且大范围应用这一技术。“人族一号”运载火箭85%的箭体结构采用3D打印而成，包括发动机。3D打印的技术优势在于结构简单、耗时少，最快可在60天内制作完成一枚火箭。技术劣势在于产品的结构强度有待检验。此次发射的“人族一号”液氧甲烷运载火箭二级发动机点火异常，或许原因在此。

　　虽然未能入轨，但该公司表示：“通过此次发射，该型火箭通过了箭体应力测试，取得一定成功。”从“人族一号”运载火箭可以看出，未来运载火箭将朝着“简单、快速、低成本”的方向发展。

　　新型燃料，助力回收

　　液氧甲烷火箭的出现，与近年来快速发展的“可重复使用技术”息息相关。早期的运载火箭是一次性使用，比冲（即单位推进剂所产生的冲量）是选择火箭推进剂时的重要考虑因素。液氢液氧推进剂的比冲最高，达4500m/s，液氧甲烷推进剂与液氧煤油推进剂的比冲相差不大（3500m/s），但甲烷的密度比煤油低，且需要低温使用，因此长期不受重视。近年来，随着火箭可重复使用技术的出现，人们发现，甲烷在高温下不会像煤油那样裂解，不易形成积碳，因此液氧甲烷发动机在重复使用条件下具备更优的性能。加上甲烷的制取工艺简单，价格低廉，商业航天公司开始大量使用液氧甲烷推进剂。

　　继相对论航天公司的“人族一号”液氧甲烷运载火箭之后，4月底，美国太空探索技术公司的“超重-星舰”也将迎来首次发射。这枚芯一级并联33台液氧甲烷发动机，同时采用两级完全重复使用箭体的运载火箭，无论发射成功与否，已经引起外界高度关注。

　　在航天领域，科技进步起到重要的推动作用，液氧甲烷火箭就是例子。随着3D打印火箭技术不断走向成熟、液氧甲烷发动机的可靠性进一步提升，液氧甲烷火箭将迎来发展的“春天”。（少谋）