引言

大航海時代是人類文明進(jìn)程中最重要的歷史之一。是15世紀(jì)末到16世紀(jì)初，由歐洲人開辟橫渡大西洋到達(dá)美洲暖释、繞道非洲南端到達(dá)印度的新航線以及第一次環(huán)球航行的成功。

現(xiàn)在有人說波烘，一個偉大的大航天時代正在到來在摔。而這個大航天時代和過去的大航海時代一樣，對人類發(fā)展的意義都是巨大的亥矿。

航空航天和國防工業(yè)是直接受益于3D打印技術(shù)發(fā)展的行業(yè)之一唤吐，也是3D打印技術(shù)的主要應(yīng)用市場。美國通用電氣集團(tuán)(GE Aviation)從2016年起生產(chǎn)了第一個3D打印組件——燃油噴嘴庭匆。這在3D打印航天史上是一件轟動性的大事件肮顾。

GE利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的燃油噴嘴（圖片來源：GE Aviation）

高科技讓人興奮，尤其是太空探索讓人敬仰渗骆。接下來一周我們會從行業(yè)概述针蜀、歷史沿線、產(chǎn)業(yè)鏈硝逐、應(yīng)用市場等多個角度捷仓，為你揭開航空航天的神秘面紗，看看有些遙不可及的航空航天足蹋，都隱藏著怎樣的魅力图云。

航空航天包含了哪些產(chǎn)業(yè)？

一說到航天產(chǎn)業(yè)邻邮，我們知道我們國家有長征系列火箭竣况，神州宇宙飛船，天宮空間站筒严。不過這些都是由國家主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)丹泉，不是一個純商業(yè)的市場。在美國鸭蛙，航空航天主要由私人企業(yè)主導(dǎo)摹恨。

目前來看，航空航天產(chǎn)業(yè)的規(guī)模還比較小娶视，是一個三四百億美元的市場晒哄。有專家預(yù)測，只需要十年左右的時間肪获，航天產(chǎn)業(yè)將會實現(xiàn)10倍的增長寝凌，在2030年左右形成一個至少五千億美元的巨大市場。

目前航天產(chǎn)業(yè)主要有四大市場。

1. 運(yùn)載火箭

中國的長征2型運(yùn)載火箭擂奇，在全球非常有影響力嘶逝。而在美國，私人航天領(lǐng)域的運(yùn)載火箭正在迅速崛起拱削。其中以Elon Musk帶領(lǐng)的Space X為代表拄抄，跟中國的長征2型一樣是重載火箭。SpaceX公司是全球私人航空航天領(lǐng)域的領(lǐng)先者扎输。2016年4月8日徽探，SpaceX火箭第一次實現(xiàn)了發(fā)射火箭的海上垂直回收任務(wù)。

SpaceX火箭實現(xiàn)了海上垂直回收任務(wù)

亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫·貝佐斯投資了一家私人航空公司BlueOrigin准击，以研發(fā)中小型火箭為主封豆。

BlueOrigin研發(fā)的火箭

現(xiàn)在火箭的發(fā)射能力，要把1公斤的貨物送到地球軌道上胸立，大概需要花2萬美元的成本恢憋；運(yùn)送1噸貨物上天就需要2000萬美元，成本還是相當(dāng)高的绷觉。SpaceX計劃把發(fā)射成本從1公斤2萬美元直接降到它的1/10鄙荚，也就是1公斤只需要2000美元。實現(xiàn)成本控制的因素之一傲茄，就是3D打印技術(shù)毅访。

SpaceX火箭上含有大量的3D打印零件，包括關(guān)鍵的氧化劑閥體盘榨。與傳統(tǒng)鑄造件相比喻粹，3D打印閥體具有優(yōu)異的強(qiáng)度、延展性和抗斷裂性草巡。并且與典型鑄件周期以月來計算相比守呜，3D打印閥體在兩天內(nèi)就完成了。

SpaceX 3D打印的氧化劑閥體

此外山憨，SpaceX于2013年就成功通過EOS金屬3D打印機(jī)制造SuperDraco火箭發(fā)動機(jī)引擎室查乒，使用了鎳鉻高溫合金材料。這是一種非常復(fù)雜的發(fā)動機(jī)萍歉，其中所有的冷卻通道侣颂、噴油頭和節(jié)流系統(tǒng)都很難制造档桃。EOS能夠打印非常高強(qiáng)度的先進(jìn)合金,是創(chuàng)造SuperDraco發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵枪孩。

SpaceX公司利用SLM技術(shù)制造的載人飛船引擎

2. 航天飛機(jī)

航天飛機(jī)領(lǐng)域最著名的兩個公司：

一家是Virgin Galactic，由維京唱片公司的老板查理德·布蘭森投資藻肄。理德·布蘭森對航空航天產(chǎn)業(yè)相當(dāng)樂觀硝迁，早早地就開始售賣訪問太空的私人宇航票，一張票25萬美元，據(jù)說他們在全球已經(jīng)賣出去好多張了锁龙。但是這些買到票的人還不知道什么時候能夠真正開始自己的太空旅行殷淮。

Virgin Galactic研發(fā)的航天飛機(jī)效果圖

另一家是XCOR。XCOR的創(chuàng)始人是當(dāng)年英特爾公司奔騰芯片的主設(shè)計工程師腺拗，工作經(jīng)歷以及設(shè)計成就帶來的個人財富两靖，使他決定放棄養(yǎng)老，改去實現(xiàn)童年飛向太空的夢想困碰。

XCOR LYNX MARK I 型航天飛機(jī)

火箭和航天飛機(jī)是解決運(yùn)載問題耍俱，到天上以后需要一個接待站。因此就有了空間站西龟。

3. 空間站

在空間站領(lǐng)域最出色的是Bigelow Aerospace馒脏。其創(chuàng)始人Bigelow希望把酒店開到天上去，所以就研發(fā)了膠囊型空間站镣学，把所有需要的功能一次性安裝好歌淹，裝到一個可收縮的空間站里，然后用火箭發(fā)射到天上黎炉，到預(yù)訂軌道打開枝秤。

Bigelow Aerospace

為了更快速地為宇航員補(bǔ)給物質(zhì)以及進(jìn)行科學(xué)實驗，早在2014年拜隧，美國宇航局NASA就將首臺太空3D打印機(jī)“增材制造工廠”送到了國際空間站宿百。因為從地面上向太空運(yùn)送物資不但成本驚人的高，而且必須要等到合適的時間才可以洪添，而3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)直接制造垦页，極大地降低了成本。太空中的3D打印機(jī)是由Made In Space（MIS）研制的干奢，他們的最終計劃是在太空中3D打印出整顆衛(wèi)星痊焊。

全球首臺太空3D打印機(jī)

4. 小衛(wèi)星

之前提到的火箭發(fā)射是為了運(yùn)貨物上天，而這個貨物大部分就是衛(wèi)星》蘧現(xiàn)在的衛(wèi)星主要還是各國政府投資建造薄啥，一般都是成噸重。但隨著私人商業(yè)機(jī)構(gòu)在衛(wèi)星領(lǐng)域的創(chuàng)新與突破逛尚，小衛(wèi)星一年可以發(fā)射幾百顆垄惧，衛(wèi)星的各種應(yīng)用會得到極大的豐富，成本大幅度降低街赊。

小衛(wèi)星使用了幾年之后就會落回大氣層搜计，并在大氣層完全焚毀。正式因為這樣娘介，每過幾年整個太空中的小衛(wèi)星就可以換一批杉藐，所以這個市場可以持續(xù)不斷地更新枯橱。

2017年8月17日，俄羅斯宇航員從國際空間站手動發(fā)射了迷你衛(wèi)星攒置。其中一顆衛(wèi)星TomskTPU-120的生產(chǎn)采用了3D打印技術(shù)粹岁，是俄羅斯首款3D打印衛(wèi)星，也是世界第一顆幾乎全部采用3D打印的衛(wèi)星尖坦。

俄羅斯首款3D打印衛(wèi)星

歐洲航天局（ESA）在今年推出了一個用PEEK材料來3D打印立方體衛(wèi)星主體的計劃骂领。PEEK是一種熱塑性塑料，在強(qiáng)度装屈、穩(wěn)定性和耐溫性方面具有非常好的固有性能勤焕，熔點在370℃左右，甚至可以替代某些金屬部件愕炸。3D打印PEEK微型衛(wèi)星不僅能在太空中航行疮丛，其本身也有極強(qiáng)的功能性。

未來地球軌道上可能會分布上千顆小衛(wèi)星辆它，這些小衛(wèi)星是可靠大數(shù)據(jù)主要來源誊薄，比如說紅外數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)锰茉、探測數(shù)據(jù)等等呢蔫，衛(wèi)星正像當(dāng)初的計算機(jī)一樣，從大型化向微型化迅速轉(zhuǎn)移飒筑。無論是大數(shù)據(jù)還是人工智能片吊，都可以借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)做很多事情。在小衛(wèi)星的各種應(yīng)用里协屡，最重要的是“太空互聯(lián)網(wǎng)”俏脊，這是伴隨著無人駕駛出現(xiàn)的，主要是為無人駕駛的汽車和飛機(jī)提供精度更高的導(dǎo)航肤晓。在2030年爷贫，會成為一個超過千億級的衛(wèi)星通訊市場。

今天主要說的是三點內(nèi)容：

1.大航天時代帶來的是一個蓬勃向上的產(chǎn)業(yè)补憾，十年左右的時間惯篇，航天產(chǎn)業(yè)將會實現(xiàn)10倍以上的增長。

2.中國的航空航天是由國家主導(dǎo)忱厨，不是一個純商業(yè)市場辱囤。在美國，航空航天主要由私人企業(yè)主導(dǎo)鲤瞪。

3.航空航天主要市場包括運(yùn)載火箭牢介、航天飛機(jī)、空間站和小衛(wèi)星吻蟹。隨著人工智能恐丧、3D打印等新興技術(shù)的突破，大航天時代的到來果邢，將會使它們獲得巨大的擴(kuò)張晚沙。

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