相對論航天公司會不會是下一個SpaceX？

文/ 楊開 王林

盡管人族-1 火箭首飛失利，但相對論航天公司成功驗證了在大型箭體結構上采用3D 打印技術的可行性，這種顛覆以往的制造模式，加上一子級可復用的人族-R 火箭方案和火星殖民的愿景目標，相對論航天公司作為一家極具探索精神和創新活力的企業，越來越受到關注。

小火箭創企中的佼佼者

相對論航天公司由蒂姆·埃利斯和喬丹·諾恩于2015 年聯合創立，分別擔任公司首席執行官和首席技術官。兩人在大學時相識，后分別在藍源公司與太空探索技術公司（SpaceX公司）工作。工作期間，他們都發現了傳統制造業的瓶頸和3D 打印、自動化等新興技術的潛力，最終兩人決定成立相對論航天公司。與太空探索技術公司類似，相對論航天公司希望利用3D 打印運載火箭和基于3D 打印技術的火星原位制造方案，實現火星移民的愿景。

▲ “蟲洞”總部的概念圖

▲ LC-16 發射工位布局示意圖

相對論航天公司總部位于美國加利福尼亞州長灘，采用了帶有明顯科幻色彩的命名——“蟲洞”（TheWormhole）。該設施此前是波音公司C-17 運輸機制造廠，占地面積約100 萬平方米。相對論航天公司改建之后，設施內包含冶金實驗室、粉末床熔融打印機、任務控制中心和數十臺“星門”打印機，都將用于支持人族-R 火箭的研制與生產。另外，該公司在長灘有一個成熟的代號為“入口站”（Portal）的人族-1 火箭制造廠房，在美國宇航局斯坦尼斯航天中心擁有較為完善的發動機制造和試驗設施并且正在擴大規模，在美國東西海岸都從美國軍方獲得了發射工位的使用權。上述設施能夠支持該公司開展從火箭研制到發射服務全鏈條的業務范圍。

截至2023 年初，相對論航天公司共完成8 輪融資，共有54 家企業參與投資，融資總金額為13 億美元，特別是2021 年公布人族-R 復用火箭后，通過E 輪融資得到6.5 億美元，公司估值達到42 億美元。與“火箭實驗室”“維珍軌道”“阿斯特拉”“螢火蟲航天”“ABL”等小火箭創企相比，盡管首飛時間更遲，但由于該公司的火箭采用全3D 打印制造技術，并提出了一子級可復用的人族-R 火箭，方案更具創新性，并且有瞄準火星殖民的宏大愿景，因此更受資本青睞，成為融資額最高的一家小型火箭創企，也是除太空探索技術公司之外，融資最多的火箭公司。

相對論航天公司能夠快速發展，和美國投資環境有很大關系，他們允許公司去冒險和創新。金融時報在2月份的報道中，提及美歐風險投資之間差異：美國的風險投資基數很大，而且是更傾向于“財富創造”（Wealth Creation），而歐洲的風險投資基數比較少，而且傾向于“財富保值”（Wealth Preservation）。因此，美國風險投資更愿意去給高風險、高回報類型的技術創新（例如火箭研發）進行投資。

基礎研制能力得到強化和提升

在美國政府鼓勵商業航天發展的大背景下，相對論航天公司借助軍方和美國宇航局的幫助，基礎研制能力得到了很大提升。

軍方為相對論航天公司提供了發射設施。2019 年1 月，相對論航天公司與美國空軍達成5 年的使用協議，在卡納維拉爾角改造并使用LC-16 發射工位發射人族-1 火箭，并且空軍為其提供基礎的發射場能力保障。2020 年，相對論航天公司又從空軍獲得美國西海岸范登堡太空軍基地B330 設施的使用權，用于未來執行太陽同步軌道（SSO）發射任務。目前，相對論航天公司對LC-16 工位進行了改進和翻新，用于人族-1火箭的發射。

根據相對論航天公司與美國宇航局之間的航天協議法案（SAA），肯尼迪航天中心、斯坦尼斯航天中心和馬歇爾航天飛行中心都為相對論航天公司提供了技術、設施和能力方面的支持。

2016 年至2022 年間，相對論航天公司先后和斯坦尼斯航天中心簽訂多份協議，一方面該中心將協助相對論航天公司完成火箭發動機的研發設計和生產制造；另一方面則是將該中心的多個發動機試車臺和設施租賃給該公司，用于人族-R 火箭試驗設施以及發動機總裝廠建設，建設規劃如下圖所示。

▲ 相對論航天公司在斯坦尼斯航天中心的規劃布局示意圖

2019 年8 月，相對論航天公司與肯尼迪航天中心簽署了一份SAA 協議，肯尼迪航天中心將為相對論航天公司開展運載火箭試車、地面設備材料和組件，并協助對試驗結果進行工程分析等方面的支持。2020 年9 月，相對論航天公司與美國宇航局馬歇爾航天飛行中心簽署了SAA 協議，該中心將協助相對論航天公司開展火箭發動機設計、記錄火箭發動機研制情況、測試發動機相關組件，并收集火箭發動機關鍵技術的測試結果等。

▲ 2022 年拜登參觀相對論航天公司的3D 打印部件（左）；2015 年馬斯克陪同奧巴馬參觀卡納維拉爾角的發射設施

2022年，美國總統拜登在發布“增材制造前進”供應鏈倡議前，參觀工業部門在增材制造方面的成就時，駐足觀看了相對論航天公司的3D 打印發動機燃燒室，雖然不及美國前總統奧巴馬在2015 年與埃隆·馬斯克一起參觀卡納維拉爾角的發射設施那么大張旗鼓，但是美國政府將新興商業航天公司作為法寶，不斷強化鼓勵的態度由此可見一斑。

延續快速迭代理念

公司創始人來自太空探索技術公司，因此在文化和理念上和太空探索技術公司有很多相似之處，而其中最重要的一點就是“快速迭代”的研制模式。永世-1 發動機從2017 年啟動測試，共完成了2000 余次地面試車，不斷改進和優化設計；人族-1 火箭設計也在不斷迭代中，例如其整流罩直徑最初為3 米，而首飛構型的整流罩直徑和箭體直徑相同，為2.3 米 ；“星門”3D 打印機已經發展到第四代；人族-R 復用火箭的發動機將先通過人族-1 火箭應用和驗證等。而相對論航天公司采用的3D 打印技術則恰好能夠契合火箭研制快速迭代的需求。在研制過程中，3D 打印技術能夠更快、更低成本地完成零部件或樣機的制造，允許更多輪的方案優化和驗證，相比傳統制造方式有很大優勢。

首飛任務對3D 打印技術進行初步驗證后，相對論航天公司基于上述優勢，很可能會進一步加速人族-R的研發，快速從小型火箭轉型到主力大中型運載火箭方向上，類似于太空探索技術公司從“獵鷹1”向“獵鷹9”發展的路徑。如果能在人族-R 復用火箭上取得突破，很可能成為眾多新興商業航天公司中的重要力量。

首先，3D 打印技術在運載火箭上的應用正在逐步拓展，有可能會顛覆原有的生產制造模式。3D 打印技術最突出的特點是短時間內將數字化產品設計轉化為成品，大幅縮短交付周期。3D 打印技術的應用也有望突破傳統技術在生產上的壁壘，通過使用與人工智能、機器學習、數字化技術、模擬技術相結合的3D 打印技術，滿足對復雜零件的生產需求，解決了從設計、材料、工藝的制造難題。但3D 打印主要應用火箭上的小型復雜零部件，例如發動機噴注器等，以大幅減少零部件數量，而相對論航天公司則是首次將其應用于大型箭體結構。此次人族-1 火箭首飛初步證明了3D打印火箭整體結構的可行性，但還需要進一步驗證，豐富應用案例，消除潛在的各類風險。而相對論航天公司能否抓住機遇，成為下一個太空探索技術公司，很大程度上也將取決于其3D 打印技術的應用水平和效果。

其次，從“人族-1”首飛失敗來看，近年來小型火箭的失利事件越來越多，未來發展面臨更大挑戰。2022年以來，全球共出現12 次火箭發射失利（含1 次部分成功），其中11次均為小型運載火箭，特別是小火箭創企的產品。例如今年前3 個月美國ABL 的RS-1 小火箭、“維珍軌道”的運載器一號空射火箭和相對論航天公司的“人族-1”相繼失敗。這些創企原本面向小型衛星快速發展的需求而產生，但在面臨著“獵鷹9”拼車發射的競爭時，在價格上這些小型火箭卻并不占優勢，且發射頻頻失利，可靠性也遠不及主力火箭。因此，這些創企的商業邏輯能否閉環很大程度上存疑，而眾多上市的小火箭公司股價不斷下跌，也說明小火箭發射小衛星的模式未被市場認可。所以，越來越多的小火箭公司開始向主力大中型火箭轉型和發力，小火箭更多是充當試驗田的角色，實現技術和能力的初步積累。

最后，如今美國新興商業航天力量能夠快速發展，很大程度上都要歸功于政府支持和美國航天機構數十年間在諸如“阿波羅”項目、航天飛機項目、重復使用運載器等重大工程上的持續投入和研究而積累的深厚技術底蘊，甚至包括遭遇的種種挫折，這些因素共同促成了美國足夠大的產業規模和足夠高的技術能力水平，并非一蹴而就。

加之美國資本環境傾向于風險投資，對于失敗的容忍度較高，進一步促成了創新發展的環境。因此，包括歐洲在內的其他航天國家和地區，也難以直接借鑒美國的模式，還需要根據自身特點制定切實合理的發展路線。