“从拿到原材料，到造出一个完整的火箭，中间仅需两个月的时间。”这是一个近乎疯狂的想法。但在航天这个能不断赋予人们想象力的领域里，有这么一群疯狂的人，在以前所未有的方式，拓展着大家的想象力边界。
打印一枚便宜又好用的火箭，发射上天；待日后技术成熟，再把“打印机” 带到火星，在火星打印一枚飞回来。这就是火箭初创公司 Relativity Space 正在做的事情：用3D打印技术制造便宜、可靠的火箭。该公司创始人、年仅 29 岁 Tim Ellis 也因此入选了日前公布的《麻省理工科技评论》2019 年度全球 “35 岁以下科技创新 35 人”榜单。
3D 打印本身就是一项颠覆传统制造的技术。传统制造是一种减材方法，即从一块材料上切削去多余部分，最终形成物件；3D打印正相反，是一种增材的制造工艺，是通过逐层增加材料的方式，将数字模型制造成实体物件。这使得创建具有复杂内部结构的轻量级物件成为可能，而且，这些内部结构无法以任何其他方式构建。
其实，3D 打印一直在不断地往火箭行业渗透。例如，SpaceX 在 2014 年推出了它的第一个 3D 打印部件，即主氧化器阀体。蓝色起源也将 3D 打印组件整合到其强大的 BE-4 引擎中。
但在 Tim Ellis 看来，这个程度显然是远远不够的。他的目标是最终要让所有的火箭都由 3D 打印制造，“我们的火箭将是颠覆性的，”Ellis 说。
图丨Tim Ellis（来源：Relativity Space）
意图改造航天业的狂人几十年来，航天产业从来没有停下过前进的脚步，但这个以技术撑起的行业一直难以接受太过激进的技术创新。
原因简单且充分，在航天领域，可靠才是第一要义。运载火箭本身就是一个“移动的炸弹”，任何时候都需要极为精细的控制，而在飞行过程中，任何一点差错都可能直接酿成最惨烈的后果——爆炸。而一同粉碎的，还有各种造价高昂的载荷，甚至危及到人的生命安全。
这并不会阻挡所有人的野心。做好一个火箭公司很困难，做好一家 3D 打印公司也很困难，做好一家 3D 打印火箭公司，更是难上加难。Relativity 公司 CEO Tim Ellis 在接受《麻省理工科技评论》采访时表示，将这两个领域结合，是这个工作中困难的部分，但这也正是让 Relativity 能够改变世界的秘诀。言语中，Tim Ellis 透露出和马斯克一般的狂人气息。
2015年，SpaceX 在经历了早期的不断挫折后，已经完成了猎鹰火箭的发射和回收，在商业发射市场上站稳了脚跟。那一年，Tim Ellis 和 Jordan Noone 分别从蓝色起源和 SpaceX 出走，创立了 Relativity Space，也想和他们的前老板马斯克和贝索斯一样，在商业航天的历史上留下自己的名字。除此之外，Ellis 和 Noone 都痴迷于 3D 打印技术，并认为这项技术没有在蓝色起源与 SpaceX 这两家航天领域最前沿的公司中得到充分利用 。
图丨Jordan Noone（来源：Relativity Space）
两名创始人获得第一笔投资的故事同样精彩。Ellis 和 Noone 离开前东家后不久，美国著名投资人、NBA 球队达拉斯独行侠老板 Mark Cuban 收到了来自他们的邮件，并在其中了解了他们的计划。五分钟后，Cuban 就回复表示将为此投资 50 万美元，这个“秒回”的承诺在两个月后得到了兑现。
有意思的是，Ellis 和 Noone 给他发去的邮件题目里写着：“Space is sexy：3D printing an entire rocket”。
Cuban 后来曾提到，当时吸引他的不仅仅是 3D 打印技术本身，而是 3D 打印火箭的想法非常独特。而且 Cuban 打一开始就对 Ellis 的能力有着非常直接的信任。
Relativity 后来的发展也没有辜负 Cuban 的期待。到 2018 年下半年，公司的融资金额超过了4500万美元，这群想要改造航天行业的工程师也开始进入到了大众的视野中。在过去的一年中，团队规模迅速壮大，从 14 人扩张到了超过 80 人，其中包括了曾为SpaceX 5 号员工的Tim Buzza、SpaceX 和 Virgin Orbit 前高级副总裁 David Gige 等。
不过，至少在现阶段，Relativity 还不是将 3D 打印与航天嫁接最成功的案例。新西兰的火箭公司 Rocket Lab 是 Relativity 竞争者，也是最早进入这一领域的公司之一，在 2006 年就成立了。
对于来自业内的质疑声音，Rocket Lab 创始人 Peter Beck 听过很多。他告诉《麻省理工科技评论》，4年前，他在国家太空研讨会（National Space Symposium）首次发布卢瑟福发动机的时候，每个人都看着它说：“这太过分了。”
图丨Rocket Lab 创始人Peter Beck（来源：麻省理工科技评论）
但“狂人”的特质，支撑他一路坚持。2018 年 11 月，Rocket Lab 就已完成了“电子号”（Electron）火箭的首次商业发射。到目前为止，Rocket Lab 已成功发射 7 枚火箭，其中，每枚火箭都配备了 9 台主要使用金属 3D 打印的卢瑟福发动机。该公司也因此在小型卫星发射公司中处于领先地位。
Peter Beck 认为，卢瑟福发动机可算是性能最高的液氧煤油发动机，其性能比 SpaceX 的梅林 1D 略高。这要归功于 3D 打印。“现在，如果你没有一些 3D 打印的发动机，那你会被认为是落后于时代的”。Peter Beck 说。
解决航天业的痛点Relativity 对未来的图景很清晰，最终要让所有的火箭都将由 3D 打印制造，以节省高昂的人力成本。此外，公司表示很快就能在 60 天内完成打印和迭代设计的过程，相较于行业标准的 18 个月，这也将大大降低成本。“我们有一种感觉，如果我们能 3D 打印 90% 到 95% 的火箭部件，我们的火箭将是颠覆性的，”Ellis 说，“最终，它将成为最便宜的火箭。”
航天工业一直带着高精尖的前沿技术光环，但其更多的依旧是保留着浓重的传统制造业风格，不仅需要大量人工的参与，还需要反复地测量校正。在 SpaceX 或蓝色起源这样最为称道的商业航天公司的车间里，著名的梅林发动机和 BE-4 发动机依旧是由员工手动安装。
Ellis 正是看到了其中的行业“弊病”和发展机会，他的目标是利用大规模 3D 打印的技术将发动机乃至火箭的制造过程“自动化”。而这也就不难理解为什么在特斯拉负责流程标准化和制造自动化的 Tobias Duschl 会加入 Relativity。
图丨测试台上的 Aeon 1 发动机（来源：Relativity Space）
目前，Relativity 正在全力研发 Aeon 1 火箭引擎，它是一款用于小型火箭的液氧甲烷发动机。这款发动机最突出的不是它的性能，而是它的简约性。Aeon 1 发动机只有 100 个零件，而大多数火箭发动机通常有数千个零件。
而为了能够打印发动机和火箭，Relativity 还完成了一项“创举”，他们先是开发了号称世界上最大的金属 3D 打印机—— Stargate。紧接着，团队为 Stargate 编写代码使大部分进程自动化，并利用机器学习来优化需要打印哪些部件及如何打印。
图丨 Relativity 工厂的主体是 Stargate 3D 打印机，公司称这是世界上最大的金属 3D 打印机
当然，鉴于特斯拉自动化生产问题的前车之鉴，总是会有人对火箭生产照搬汽车行业保有质疑的声音。对此，Duschl 认为这两者是完全不同的，“制造业的复杂性取决于零部件的数量、供应链的复杂性以及整体装配的复杂性，而 Relativity从一开始的目标就是减少零件的数量、简化火箭的结构，这将使生产自动化之路走得更为稳妥。”
Relativity 已经公开宣布将在 2020 年实现 3D 打印火箭的首次飞行，并在 2021 年开始进行商业发射，且公司计划年发射次数将以每年 12 到 24 次的速度增加。目前，加拿大通信公司 Telesat、华盛顿的 Spaceflight 以及泰国的mu Space 三家公司已经与 Relativity 签署了商业发射订单，在 2021 年至 2022 年之间完成发射。要知道，Relativity 创立至今不足 5 年，这样的时间安排可谓是“火箭”速度。
不过，在制造方面， Rocket Lab 已经将 3D 打印技术发挥到了极致，“电子号”火箭的发动机舱、喷油器、涡轮分子泵和主推进剂阀门都是 3D 打印的，在减轻重量的同时还保持了结构强度。Rocket Lab预计，在规模化生产后，3D 打印技术在 72 小时内打印一台卢瑟福发动机，不到一周的时间就制造一枚火箭。这一目标比 Ellis 所说的在 20 天内打印一台发动机还要缩短很多。
图丨火箭发动机（来源：麻省理工科技评论）
这个世界需要狂人。另辟蹊径的做法和紧凑的时间表所透露出来的激进，似乎从这些公司创立之初，就已深埋在创始人和公司的骨子里。
当然了，太空狂人不会仅满足于跟上时代，Ellis 的目标不仅在于火箭，更在遥远的火星。
“公司创建伊始，我们就定下了长远目标，要在火星上打印出第一枚火箭。”Ellis 表示。“随着时间推移 ，我们将把工厂缩小到可以装在火箭上带到其他星球的程度。”
好在，Ellis 还很年轻，有很长时间可以去实现这个“狂想”。
