大家都在談論的航空航天都有哪四大產業(yè)？

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

有人說，一個偉大的大航天時代正在到來。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。

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

GE利用3D打印技術生產的燃油噴嘴（圖片來源：GE Aviation）

高科技讓人興奮，尤其是太空探索讓人敬仰。接下來一周我們會從行業(yè)概述、歷史沿線、產業(yè)鏈、應用市場等多個角度，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，都隱藏著怎樣的魅力。

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

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

目前航天產業(yè)主要有四大市場。

1. 運載火箭

中國的長征2型運載火箭，在全球非常有影響力。而在美國，私人航天領域的運載火箭正在迅速崛起。其中以ElonMusk帶領的Space X為代表，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域的領先者。2016年4月8日，SpaceX火箭第一次實現了發(fā)射火箭的海上垂直回收任務。

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，以研發(fā)中小型火箭為主。

現在火箭的發(fā)射能力，要把1公斤的貨物送到地球軌道上，大概需要花2萬美元的成本；運送1噸貨物上天就需要2000萬美元，成本還是相當高的。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，也就是1公斤只需要2000美元。實現成本控制的因素之一，就是3D打印技術。

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

此外，SpaceX于2013年就成功通過EOS金屬3D打印機制造SuperDraco火箭發(fā)動機引擎室，使用了鎳鉻高溫合金材料。這是一種非常復雜的發(fā)動機，其中所有的冷卻通道、噴油頭和節(jié)流系統(tǒng)都很難制造。EOS能夠打印非常高強度的先進合金,是創(chuàng)造SuperDraco發(fā)動機的關鍵。

SpaceX公司利用SLM技術制造的載人飛船引擎

2. 航天飛機

航天飛機領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。理德·布蘭森對航空航天產業(yè)相當樂觀，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，據說他們在全球已經賣出去好多張了。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。

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

XCORLYNX MARK I 型航天飛機

火箭和航天飛機是解決運載問題，到天上以后需要一個接待站。因此就有了空間站。

3. 空間站

在空間站領域最出色的是Bigelow Aerospace。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，把所有需要的功能一次性安裝好，裝到一個可收縮的空間站里，然后用火箭發(fā)射到天上，到預訂軌道打開。

BigelowAerospace

為了更快速地為宇航員補給物質以及進行科學實驗，早在2014年，美國宇航局NASA就將首臺太空3D打印機“增材制造工廠”送到了國際空間站。因為從地面上向太空運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，而3D打印機能夠實現直接制造，極大地降低了成本。太空中的3D打印機是由Made In Space（MIS）研制的，他們的最終計劃是在太空中3D打印出整顆衛(wèi)星。

全球首臺太空3D打印機

4. 小衛(wèi)星

之前提到的火箭發(fā)射是為了運貨物上天，而這個貨物大部分就是衛(wèi)星。現在的衛(wèi)星主要還是各國政府投資建造，一般都是成噸重。但隨著私人商業(yè)機構在衛(wèi)星領域的創(chuàng)新與突破，小衛(wèi)星一年可以發(fā)射幾百顆，衛(wèi)星的各種應用會得到極大的豐富，成本大幅度降低。

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

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。其中一顆衛(wèi)星TomskTPU-120的生產采用了3D打印技術，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。

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。PEEK是一種熱塑性塑料，在強度、穩(wěn)定性和耐溫性方面具有非常好的固有性能，熔點在370℃左右，甚至可以替代某些金屬部件。3D打印PEEK微型衛(wèi)星不僅能在太空中航行，其本身也有極強的功能性。

未來地球軌道上可能會分布上千顆小衛(wèi)星，這些小衛(wèi)星是可靠大數據主要來源，比如說紅外數據、視頻數據、探測數據等等，衛(wèi)星正像當初的計算機一樣，從大型化向微型化迅速轉移。無論是大數據還是人工智能，都可以借助衛(wèi)星數據做很多事情。在小衛(wèi)星的各種應用里，最重要的是“太空互聯(lián)網”，這是伴隨著無人駕駛出現的，主要是為無人駕駛的汽車和飛機提供精度更高的導航。在2030年，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容：

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

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

3.航空航天主要市場包括運載火箭、航天飛機、空間站和小衛(wèi)星。隨著人工智能、3D打印等新興技術的突破，大航天時代的到來，將會使它們獲得巨大的擴張。

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