相对论航天公司，会不会是下一个SpaceX？

尽管人族-1火箭首飞失利，但相对论航天公司成功验证了在大型箭体结构上采用3D打印技术的可行性，这种颠覆以往的制造模式，加上一子级可复用的人族-R火箭方案和火星殖民的愿景目标，相对论航天公司作为一家极具探索精神和创新活力的企业，越来越受到关注。

小火箭创企中的佼佼者

相对论航天公司由蒂姆·埃利斯和乔丹·诺恩于2015年联合创立，分别担任公司首席执行官和首席技术官。两人在大学时相识，后分别在蓝源公司与太空探索技术公司（SpaceX公司）工作。工作期间，他们都发现了传统制造业的瓶颈和3D打印、自动化等新兴技术的潜力，最终两人决定成立相对论航天公司。与太空探索技术公司类似，相对论航天公司希望利用3D打印运载火箭和基于3D打印技术的火星原位制造方案，实现火星移民的愿景。

“虫洞”总部的概念图

相对论航天公司总部位于美国加利福尼亚州长滩，采用了带有明显科幻色彩的命名——“虫洞”（TheWormhole）。该设施此前是波音公司C-17运输机制造厂，占地面积约100万平方米。相对论航天公司改建之后，设施内包含冶金实验室、粉末床熔融打印机、任务控制中心和数十台“星门”打印机，都将用于支持人族-R火箭的研制与生产。另外，该公司在长滩有一个成熟的代号为“入口站”（Portal）的人族-1火箭制造厂房，在美国宇航局斯坦尼斯航天中心拥有较为完善的发动机制造和试验设施并且正在扩大规模，在美国东西海岸都从美国军方获得了发射工位的使用权。上述设施能够支持该公司开展从火箭研制到发射服务全链条的业务范围。

截至2023年初，相对论航天公司共完成8轮融资，共有54家企业参与投资，融资总金额为13亿美元，特别是2021年公布人族-R复用火箭后，通过E轮融资得到6.5亿美元，公司估值达到42亿美元。与“火箭实验室”“维珍轨道”“阿斯特拉”“萤火虫航天”“ABL”等小火箭创企相比，尽管首飞时间更迟，但由于该公司的火箭采用全3D打印制造技术，并提出了一子级可复用的人族-R火箭，方案更具创新性，并且有瞄准火星殖民的宏大愿景，因此更受资本青睐，成为融资额最高的一家小型火箭创企，也是除太空探索技术公司之外，融资最多的火箭公司。

相对论航天公司能够快速发展，和美国投资环境有很大关系，他们允许公司去冒险和创新。金融时报在2月份的报道中，提及美欧风险投资之间差异：美国的风险投资基数很大，而且是更倾向于“财富创造”（WealthCreation），而欧洲的风险投资基数比较少，而且倾向于“财富保值”（WealthPreservation）。因此，美国风险投资更愿意去给高风险、高回报类型的技术创新（例如火箭研发）进行投资。

基础研制能力得到强化和提升

在美国政府鼓励商业航天发展的大背景下，相对论航天公司借助军方和美国宇航局的帮助，基础研制能力得到了很大提升。

军方为相对论航天公司提供了发射设施。2019年1月，相对论航天公司与美国空军达成5年的使用协议，在卡纳维拉尔角改造并使用LC-16发射工位发射人族-1火箭，并且空军为其提供基础的发射场能力保障。2020年，相对论航天公司又从空军获得美国西海岸范登堡太空军基地B330设施的使用权，用于未来执行太阳同步轨道（SSO）发射任务。目前，相对论航天公司对LC-16工位进行了改进和翻新，用于人族-1火箭的发射。

LC-16发射工位布局示意图

根据相对论航天公司与美国宇航局之间的航天协议法案（SAA），肯尼迪航天中心、斯坦尼斯航天中心和马歇尔航天飞行中心都为相对论航天公司提供了技术、设施和能力方面的支持。

2016年至2022年间，相对论航天公司先后和斯坦尼斯航天中心签订多份协议，一方面该中心将协助相对论航天公司完成火箭发动机的研发设计和生产制造；另一方面则是将该中心的多个发动机试车台和设施租赁给该公司，用于人族-R火箭试验设施以及发动机总装厂建设，建设规划如下图所示。

2019年8月，相对论航天公司与肯尼迪航天中心签署了一份SAA协议，肯尼迪航天中心将为相对论航天公司开展运载火箭试车、地面设备材料和组件，并协助对试验结果进行工程分析等方面的支持。2020年9月，相对论航天公司与美国宇航局马歇尔航天飞行中心签署了SAA协议，该中心将协助相对论航天公司开展火箭发动机设计、记录火箭发动机研制情况、测试发动机相关组件，并收集火箭发动机关键技术的测试结果等。

2022 年拜登参观相对论航天公司的 3D 打印部件

2022年，美国总统拜登在发布“增材制造前进”供应链倡议前，参观工业部门在增材制造方面的成就时，驻足观看了相对论航天公司的3D打印发动机燃烧室，虽然不及美国前总统奥巴马在2015年与埃隆·马斯克一起参观卡纳维拉尔角的发射设施那么大张旗鼓，但是美国政府将新兴商业航天公司作为法宝，不断强化鼓励的态度由此可见一斑。

延续快速迭代理念

公司创始人来自太空探索技术公司，因此在文化和理念上和太空探索技术公司有很多相似之处，而其中最重要的一点就是“快速迭代”的研制模式。永世-1发动机从2017年启动测试，共完成了2000余次地面试车，不断改进和优化设计；人族-1火箭设计也在不断迭代中，例如其整流罩直径最初为3米，而首飞构型的整流罩直径和箭体直径相同，为2.3米；“星门”3D打印机已经发展到第四代；人族-R复用火箭的发动机将先通过人族-1火箭应用和验证等。而相对论航天公司采用的3D打印技术则恰好能够契合火箭研制快速迭代的需求。在研制过程中，3D打印技术能够更快、更低成本地完成零部件或样机的制造，允许更多轮的方案优化和验证，相比传统制造方式有很大优势。

首飞任务对3D打印技术进行初步验证后，相对论航天公司基于上述优势，很可能会进一步加速人族-R的研发，快速从小型火箭转型到主力大中型运载火箭方向上，类似于太空探索技术公司从“猎鹰1”向“猎鹰9”发展的路径。如果能在人族-R复用火箭上取得突破，很可能成为众多新兴商业航天公司中的重要力量。

相对论航天公司在斯坦尼斯航天中心的规划布局示意图

首先，3D打印技术在运载火箭上的应用正在逐步拓展，有可能会颠覆原有的生产制造模式。3D打印技术最突出的特点是短时间内将数字化产品设计转化为成品，大幅缩短交付周期。3D打印技术的应用也有望突破传统技术在生产上的壁垒，通过使用与人工智能、机器学习、数字化技术、模拟技术相结合的3D打印技术，满足对复杂零件的生产需求，解决了从设计、材料、工艺的制造难题。但3D打印主要应用火箭上的小型复杂零部件，例如发动机喷注器等，以大幅减少零部件数量，而相对论航天公司则是首次将其应用于大型箭体结构。此次人族-1火箭首飞初步证明了3D打印火箭整体结构的可行性，但还需要进一步验证，丰富应用案例，消除潜在的各类风险。而相对论航天公司能否抓住机遇，成为下一个太空探索技术公司，很大程度上也将取决于其3D打印技术的应用水平和效果。

其次，从“人族-1”首飞失败来看，近年来小型火箭的失利事件越来越多，未来发展面临更大挑战。2022年以来，全球共出现12次火箭发射失利（含1次部分成功），其中11次均为小型运载火箭，特别是小火箭创企的产品。例如今年前3个月美国ABL的RS-1小火箭、“维珍轨道”的运载器一号空射火箭和相对论航天公司的“人族-1”相继失败。这些创企原本面向小型卫星快速发展的需求而产生，但在面临着“猎鹰9”拼车发射的竞争时，在价格上这些小型火箭却并不占优势，且发射频频失利，可靠性也远不及主力火箭。因此，这些创企的商业逻辑能否闭环很大程度上存疑，而众多上市的小火箭公司股价不断下跌，也说明小火箭发射小卫星的模式未被市场认可。所以，越来越多的小火箭公司开始向主力大中型火箭转型和发力，小火箭更多是充当试验田的角色，实现技术和能力的初步积累。

最后，如今美国新兴商业航天力量能够快速发展，很大程度上都要归功于政府支持和美国航天机构数十年间在诸如“阿波罗”项目、航天飞机项目、重复使用运载器等重大工程上的持续投入和研究而积累的深厚技术底蕴，甚至包括遭遇的种种挫折，这些因素共同促成了美国足够大的产业规模和足够高的技术能力水平，并非一蹴而就。

加之美国资本环境倾向于风险投资，对于失败的容忍度较高，进一步促成了创新发展的环境。因此，包括欧洲在内的其他航天国家和地区，也难以直接借鉴美国的模式，还需要根据自身特点制定切实合理的发展路线。（作者：杨开 王林）

本文原载于《太空探索》杂志2023年第6期

来源: 《太空探索》杂志