小行星撞击背后的3D打印机会：12字目标撬动增材需求

9月5日，中国探月工程总设计师吴伟仁在天都国际会议上首次公开了中国小行星防御任务的详细方案：2027年发射、2029年撞击小行星2015 XF261。

关注航天多年来，AM易道看到这个消息时的第一反应不是兴奋，而是震撼。

这个看似遥远的科学任务，以我们看，实际上释放了一个强烈的商业信号。

当吴伟仁提出「撞得准、推得动、评得出、说得清」的12字目标时，我们认为，这不仅是技术要求，更是3D打印的机会。

说实话，比当年看到SpaceX首次回收火箭时还要激动。

被验证的技术路径

先看已有的路径。

美国类似的DART任务中，SpaceX的SuperDraco发动机燃烧室采用高温合金3D打印制造，从2013年至今已完成上百次测试。

那种一体成型的复杂内流道结构，传统工艺根本做不出来。

洛克达因公司的pogo蓄能器使用SLM3D打印技术制造，焊接量减少78%。

DART任务的成功不仅验证了动能撞击技术，也证明了包括3D打印在内的先进制造技术在极端深空环境中的可行性。

而我国相关的3D打印太空制造技术储备同样扎实，2020年5月，我国在太空中首次实现连续碳纤维增强复合材料3D打印。

同样，2024年欧洲航天局在国际空间站成功完成首次太空金属3D打印，使用强力激光将不锈钢丝熔化至1200°C制造零件。

这些不是概念验证，而是我们这个行业可以复制的成熟工艺。

从DART项目到我国即将启动的小行星防御任务，未来的深空探测任务将越来越依赖3D打印技术。

从实验室到真实任务的跨越

让我们印象深刻的是，我国已经建立了完整的动能撞击技术验证体系。

北京卫星环境工程研究所建设的动能撞击防御小行星动量传递特性测量实验系统，可以模拟质量为克级、速度范围为2-8公里/秒的超高速撞击过程，并且能在-150℃到150℃的空间环境中进行测试。

这不是纸面功夫。通过大量实验，研究团队发现撞击坑深、坑径随撞击速度增大而增大，抛射物质量和动量传递系数也随撞击速度增大而增大。

更重要的是，他们建立了完整的动量传递模型，这为实际任务提供了理论基础。

我们关注到，研究团队发现，在弹丸质量和速度相同条件下，球形弹丸撞击的动量传递系数大于圆柱，圆盘弹丸撞击动量传递系数最低。

这些技术积累，可能正是国方案的底气所在。

「撞得准、推得动、评得出、说得清」的技术内涵

吴伟仁院士提出的12字目标，每一个字背后都有具体的技术含量。

撞得准需要解决「不确知目标特性下超高速高精度导航制导与控制问题」。

我国选择了直径约30米的小行星2015 XF261作为目标，这比DART任务的160米目标更小，技术难度更高。

推得动涉及动量传递机制的精确计算。我国研究团队已经建立了完整的动量传递模型，能够从实验室尺度外推到真实小行星尺度。

评得出和说得清体现了中国方案的独特优势：「伴飞+撞击+伴飞」模式。

与美国分两次任务不同，我国将是国际首次在撞击前后全程对小行星目标进行探测，甚至对撞击过程进行「直播」。

750万亿美元的资源前景

将视角放远一点，这里有个AM易道感到血脉贲张的数字。

NASA估算火星与木星之间小行星带的资源价值达到7万亿亿美元。

第一次看到这个数字时，我们以为是打字错误，反复确认了好几遍。

中国航天报的数据更具体：目前较适合开采的近地小行星约122颗，总价值超过750万亿美元。

一颗直径约80米的普通小行星可能含有价值1000亿美元的金属矿产。

3D打印需求清晰

根据已公开的技术要求，小行星任务对3D打印的核心需求我们总结为三点：

极端环境适应性、超高精度控制、轻量化设计能力。

3D打印技术能行的深层的技术逻辑再聊聊：

复杂结构的一体化制造需求。

小行星撞击器需要在千万公里外精确命中直径仅几十米的目标，这要求导航设备、推进系统、控制单元等必须高度集成。

传统制造需要大量焊接、装配，每个连接点都是潜在的故障源。

而3D打印可以实现复杂内部结构的一体化成型。

其次是极致的重量控制要求。

每减轻1公斤重量能节省数十万元发射成本，这在小行星任务中被放大到极致。

3D打印的拓扑优化设计可以在保证强度的前提下，通过镂空、蜂窝等结构最大程度减重。

最关键的是定制化和快速迭代能力。

小行星2015 XF261的详细特性参数目前还不完全清楚，这意味着撞击器的某些部件可能需要根据后续观测数据进行调整。

3D打印的数字化特性使得从设计修改到样品制造可以在短时间内完成，而传统制造工艺可能需要数月。

还有一个容易被忽视的因素是材料利用率的经济性。深空任务的每个零件都价值不菲，传统制造的2%-5%材料利用率在这种高价值应用中显得极其浪费。

3D打印超高的材料利用率将更加重要。

延伸阅读：端住金饭碗，中美俄都必争的3D打印战场

三条技术赛道

金属3D打印设备

国际空间站的金属3D打印成功证明了技术可行性。中国的小行星任务需要更大规模、更高精度的金属3D打印能力。这为设备制造商提供了明确的技术升级方向。

特种材料开发

太空环境对材料性能要求极高。需要在真空、极端温差、辐射环境下稳定工作的3D打印材料，市场空间巨大且技术壁垒明显。

软件与工艺

「撞得准、推得动、评得出、说得清」这12个字，每一个都对应着复杂的软件算法和工艺控制要求。

投资逻辑的重新审视

说句心里话，传统的3D打印投资逻辑我们一直觉得有问题。

大家都在聚焦成本降低和应用拓展，但太空制造为我们提供了一个全新的价值框架：

不是替代传统制造，而是开辟传统制造无法覆盖的新领域。

在地球上，我们的3D打印产品需要与传统制造竞争成本效率，这个过程往往很痛苦。

但在太空中，3D打印几乎是唯一可行的制造方式。

写在最后

从千万公里外的小行星撞击，到750万亿美元的资源开发，对3D打印产业来说是一个新的机会。

不论是研发撞击器、还是制造把撞击器送上轨道的航天器，3D打印企业都将大展拳脚。

金属3D打印企业将迎来推进系统、结构件制造的黄金机遇，特别是钛合金、高温合金的航天级应用。

非金属3D打印厂商则可聚焦复合材料、陶瓷基材料在热防护和轻量化结构中的应用前景。

大型设备制造商有机会开发适用于航天器舱段制造的超大尺寸打印设备，

初创企业可凭借在特种材料、专用软件、工艺创新方面的灵活性，往往能在这种新兴市场中立足。

我国目前金属3D打印应用市场，航空航天占了至少50%以上。

我们认为，随着小行星防御、月球基地建设等项目启动的需求拉动，这个比例还将继续提升。

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