60天印出一支火箭,3D列印能降低太空旅行的成本嗎?
60天印出一支火箭,3D列印能降低太空旅行的成本嗎?

2016年,馬斯克在第一次介紹火星計劃的演講中提到,將人類送去探索其他星球的最大障礙,不是科技,而是成本。當時,他預計利用現有技術打造一台火星飛行器需要100億美元(約新台幣3,058億元),而SpaceX的使命是將單人單程票價控制在20萬美元(約新台幣612萬元)。

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殖民火星|SpaceX
圖/ 極客公園

既能節省進入太空的成本,又安全可靠的技術就成了必需,而3D打印,正是其中一種省錢的方法。

2015年,兩位分別來自SpaceX和藍色起源的前員工創辦了Relativity Space。他們認為,這兩家在太空領域最前沿的公司都沒有充分利用3D打印技術。其中,SpaceX利用這項技術製造了獵鷹9號的主要氧化劑閥門和龍飛船2號的Super Draco引擎。Relativity試圖用3D打印技術製造完整火箭,壓縮製造成本,吸引更多對中小型發射有需求的營運商。

就在上個月,Relativity宣布和Momentus合作,Momentus同樣也是一家擅長省錢的太空創業公司,他們使用水作為火箭的推進系統,然後打造出運載能力越來越強的「太空拖船」,為客戶提供太空船變軌服務。合作方面,Relativity負責發射Momentus的衛星,然後後者再利用「太空拖船」將自家衛星變軌到地球同步軌道(geosynchronous orbit)。這兩家公司的合作備受資本和媒體的關注,它們也正在緩緩展開一幅美好圖景——人類離探索太空,乃至殖民太空又近了一步。

60天,列印一支火箭

在宣布和Momentus簽約之前,Relativity已經和NASA以及美國空軍達成合作,並於今年4月拿下首個商業訂單,和衛星通信公司Telesat達成協議。Telesat將部署多達數百顆衛星的低地軌道(LEO)星座,讓Relativity承擔部分發射任務。Telesat此前已經和SpaceX、藍色起源等簽訂了合同,所以選擇Relativity這樣一家創業公司,也能說明後者俱備一定實力。

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「星際之門」|維基百科
圖/ 極客公園

Relativity設計了一台近兩層樓高的3D金屬打印機Stargate,它是目前世界上最大的用以製造火箭的打印機。據介紹,這台機器能在60天之內將原材料變成能上天的運載工具,這也是他們將它取名為「星際之門」的原因。

這個打印系統裝有多個打印頭,每個臂都裝有激光器,它還配備質量控制系統,包括雲模擬、先進成像和檢測傳感器等,並採用智慧學習技術。這些設計讓系統在打印完畢後能進行自動化組裝。公司正在用Stargate打印Aeon1火箭引擎,還表示20天就能製造這樣一台引擎,相比通常有數千個零件的發動機,Aeon1只有100個零件。Relativity還將打印運載火箭Terran1,如果順利,這將是目前世界上第一台完全由3D打印出來的火箭,它的零件比傳統火箭少100倍。另外,相比傳統製造所需的12到18個月,Relativity可以將製造火箭的周期控制在60天。

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Aeon 1 引擎|Relativity Space
圖/ 極客公園

Aeon1真空推力約8.8噸,是Rocket Lab的小型火箭發動機Rutherford推力的4倍,不到SpaceX獵鷹9號的Merlin1D發動機推力的十分之一。可以看出,Relativity服務的是Rocket Lab和SpaceX所覆蓋不到的市場。

至於成本,創辦人埃利斯(Tim Ellis)表示,以將1,250千克載荷送入低地軌道為例,Relativity收取1,000萬美元(約新台幣3.06億元),這只有競爭對手的三分之一。3D打印技術除了能讓發射成本降低,也能滿足客戶更靈活的定制需求,比如客戶可以根據不同的載荷調整整流罩的尺寸等。

正因為Relativity技術的快速推進,它在當地時間10月1日對外宣布完成1.4億美元(約新台幣43億元)C輪融資。埃利斯表示,在這筆融資完成後,公司已經獲得了足夠的資金以完成Terran1的研製和最終的發射工作。但同時,Terran1首飛已經從2020年底推遲到了2021年初,部分原因在於公司將2米寬的整流罩增加了3公尺,荷載容量也因此增加了一倍。

太空便車

衛星行業在過去幾年發展迅速。據分析機構BryceSpace & Technology,行業在2017年獲得了近2,700億美元(約新台幣8.3兆元)的收入,而且趨勢向好。另外,據Global Market Insights的數據,到2024年,商業衛星發射服務的市場份額將達到70億美元(約新台幣2,140元)。2018至2024年,LEO在這個市場的複合年均成長率或將達到3%,因為相比於離地更遠軌道的部署,LEO衛星的初始發射成本更低,部署時間更短,也能一次發射多星。

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Momentus設計的「太空拖船」|Momentus
圖/ 極客公園

因此,除了大型運載火箭,想要在LEO上部署衛星的營運商需要更低成本的選擇。和Relativity合作的Momentus則提供了另一種方法。具體來說,為了節省發射成本,客戶一般會讓小衛星隨大衛星一同發射,但它們並不一定能一次性部署在特定的軌道上,衛星變軌很複雜,費用高昂,而且往往辦不到。針對這種情況,Momentus想在太空中解決太空船「最後一英里」的需求。客戶可以用火箭將衛星等太空船先集中送到一個地點後,再用Momentus的「太空拖船」將太空船搬運到最終進入的軌道。

官方表示,這種「搭便車」最多可以讓整個部署便宜10倍。創辦人Mikhail Kokorich說,「希望從地球到LEO,以及從LEO到月球軌道的100-200公斤載荷的報價低於1,000萬美元」。

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自研推進系統|Golden
圖/ 極客公園

而這一趟趟便車的技術基礎,來源於Momentus自研的水等離子推進(water plasma propulsion)系統。這種發動機的工作原理是利用太陽能將水用微波加熱到太陽表面的溫度,並將過熱的氣體透過噴嘴噴出來,從而產生推力。Momentus上個月底在太空成功測試水等離子推進器。這項16個立方體衛星組成測試,首次證明利用微波電熱等離子技術,能夠實現較高比衝的推進,比目前人造衛星採用的離子推進器(氙、氪)造價低。

公司預計在今年推出Vigoride服務,最大運載為250公斤。公司還表示,將一組20多顆重達20磅的衛星分散到不同的軌道上,收取的費用大約為120萬美元(約新台幣3,670萬元)。之後還將推出運載能力更強大的「便車」。

小成本做大生意

就像馬斯克所說的,既然技術並不是人類探索太空的最大製約因素,那麼面對成本這個更大的難題,科技公司或許更應該切換思路,讓技術服務於成本控制,也從「省錢」上刺激技術的更新。

據Crunchbase數據,成立4年的Relativity總共融資1.857億美元(約新台幣5.7兆元)。而成立還沒到2年的Momentus目前已融得3,380萬美元(約新台幣10億元)的資金。前者在完成最新一輪融資時透露,公司最近已經成功打印並組裝出了完整的二級火箭,也進行了超過200次發動機熱實驗。後者也於近期證明水等離子技術的可行性和推進實力。「Momentus的推進技術正在從根本上重塑太空經濟格局。」Prime Movers實驗室創辦人Dakin Sloss這樣評價。

這些積極進展都讓這兩家公司的願景越發明晰。Relativity的聯合創辦人JordanNoone告訴美國合眾國際社,「公司創立時,我們就想在火星上列印火箭。我們希望在3D打印機可以發現那裡的金屬和任何可用材料。」埃利斯說在未來,Relativity會把打印火箭的「工廠」縮小到可能塞進火箭裡的程度,然後帶到其他星球。

Momentus在官網上展示了從2019-2022中每年要發布的運輸服務,單從運載能力來看,從250公斤,到300公斤,到4,000公斤,再到入軌地球靜止軌道(GEO)能達10,000公斤的水平。水等離子推進也將用在2022的「太空拖船」上。在未來,公司的運輸服務將觸及到從小心星到地月之間空間的運水、小行星採礦基礎設施部署和月球和火星再補給等業務。

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OneWeb 衛星星座渲染圖|OneWeb
圖/ 極客公園

但眼下,它們面前就有一塊誘人蛋糕。據TheVerge報導,目前地球軌道上有近2,000顆正在運行的衛星,但SpaceX、OneWeb等衛星網路項目可能會使這一數字增加4倍。它們將為環境監測和網路連接提供支援,同時,也能給致力於降低衛星進入太空成本的創業公司帶來商機。

責任編輯:江可萱、蕭閔云

本文授權轉載自:極客公園

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從醫院到工廠,從2B到2C:北醫、光寶、AWS、希達數位以實戰經驗分享碳揭露與AI淨零新路徑
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氣候變遷不只是環境議題,而是攸關國際經貿的新政治語言,隨著碳定價時代來臨,去碳化能力將重新改寫全球供應鏈秩序,而這意味著:能源轉型不再只是政府的任務,是每一家企業的必修課。
在這波變局中,光是做好組織碳盤查仍不足夠,領先企業不僅開始管理產品碳足跡、更以AI數據治理提升供應鏈碳管理,例如,光寶科技因應客戶的脫碳淨零路徑積極建立碳足跡資料庫,並號召供應鏈夥伴參與,全面揭露產品碳足跡;以及台北醫學大學攜手希達數位等夥伴取得碳足跡數據與建立標準化的碳排計算方式,更好計算醫療器材設備的碳足跡。
換言之,碳不是被動記錄的數字,而是驅動新價值的槓桿,誰能把減碳轉化為市場優勢,就能在淨零新賽局中掌握主導權。對此,台灣永續能源研究基金會董事長簡又新進一步解釋:「台灣不僅是全球AI硬體重鎮,也積極開發AI應用服務,其中又以「AI驅動的碳排管理」最受矚目,因為,碳排數據龐大、變化快速,單靠人工根本無法處理,唯有借助AI才能即時解析、快速決策,讓永續不只是口號,而是可以落地的營運模式。」
「為實踐台灣2050淨零轉型,透過兩大–科技研發跟氣候法治–治理基礎,以及四個–能源轉型、產業轉型、生活轉型與社會轉型–轉型策略推動12個關鍵戰略,如發展風電/光電、氫能、前瞻能源等,目標是以削減碳排跟碳匯抵減達成淨零目標。」行政院能源及減碳辦公室副執行長林子倫如是說道。

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台灣永續能源研究基金會董事長簡又新重申減碳的急迫性,並分享:「唯有借助AI才能即時解析、快速決策,讓永續不只是口號,而是可以落地的營運模式。」
圖/ 數位時代

醫療減碳進入關鍵期,AI驅動供應鏈碳足跡管理成顯學

根據國際健康無害組織(HCWH)的統計,全球醫療部門的碳排放量約占全球溫室氣體排放總量的 4.4%,這個比例相當於514座燃煤電廠年碳排的總和,其中,超過七成的碳排放來自於醫療的供應鏈(範疇三),例如藥品、器械設備的製造與運輸,以及相關廢棄物的處理,意味著醫療機構光是做好範疇一與範疇二的碳排管理還不夠,必須以供應鏈碳排管理的概念驅動低碳醫療。
「低碳醫療是全球關注的議題,但是,受到三個迷失–推動低碳醫療的成本高、需要更多數據才能展開行動、醫護人員太忙很難參與其中–影響,醫療機構的腳步不一而同,但從統計數據來看,低碳醫療僅需針對藥品、耗材、能源、運輸這些主要排放來源進行改善,即可看到顯著成效。」新加坡國立大學永續醫學中心主任暨教授Nick Watts以英國NHS為例說明,該單位已在2019年的基準下減少61%碳排等,只要從投資能源效率、數位化照護、預防醫療、在地化照護等面向切入、持續前行,即可看到成效。

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圖/ 數位時代

台北醫學大學校長吳麥斯表示:「我們的醫療使命是『不傷害』:不僅要治病救人,也要減少對地球的傷害。」再加上環境部於今(2025)年初公告擴大碳盤查適用對象,自明(2026)年起,全國23家經衛生福利部評鑑為醫學中心之醫療機構必須每年定期揭露其溫室氣體排放盤查結果,因此,攜手希達數位等夥伴,透過收攏支氣管鏡、血液透析、核磁共振、雙和醫院健康檢查與冠狀動脈血管攝影等流程的碳排數據資料建立醫療碳排放因子資料庫,之後將進一步擴大到產品碳足跡計算,建立運輸與廢棄物數據庫,目標是在2028年完成三家醫院–衛生福利部雙和醫院、台北醫學大學附設醫院、台北市立萬芳醫院–的碳足跡全面揭露。「我們的期許是讓AI驅動的碳足跡管理平台處理繁瑣的碳排數據蒐集、分析等工作,讓醫護人員可以專注於人性化照護服務。」
協助台北醫學大學進行減碳行動的新加坡商希達數位有限公司執行長Torrent Chin表示:「產品的生命週期是固定的:原料、製造、運輸、使用與回收,碳排相對容易蒐集、分析與計算,醫療服務的碳排則沒有明確終點,需要進一步考量耗材、儀器與能源,對於商業模式也著重在服務的教育、旅遊與金融等產業來說,極具參考價值。」

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醫療實戰對談,邀請各界重磅貴賓一同交流。左起:數位時代總編輯王志仁、新加坡國立大學永續醫學中心主任暨教授Nick Watts、台北醫學大學校長吳麥斯、新加坡商希達數位有限公司執行長Torrent Chin。
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圖/ 數位時代

製造業淨零突圍的關鍵:從產品碳足跡到循環設計

光寶科技總經理邱森彬表示,商業模式使然,光寶科技的產品碳足跡有90%來自生產製造使用的原料,想要更好落實產品碳排,必須從原物料著手,為了加速產品碳足跡管理,成立希達數位,以巨量數據分析、人工智慧等科學化、系統化的方式著手。「根據統計,我們有1,800萬產品碳足跡活動、19萬個物料,以及3,300個產品系列的資料要處理,若是由外部顧問給予協助,需要100個顧問、花費3年的時間才能完成,但在希達數位的產品輔助下,僅15個顧問、6個月的時間就完成全產品碳足跡揭露,成為全球第一家完成全產品碳足跡揭露的電子製造業。」

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圖/ 數位時代

完成全產品碳足跡揭露後,光寶科技發現:每年必須刪減8%二氧化碳量才能在2050年達成淨零碳排,83%二氧化碳來自消費性電子產品跟能源管理,為了更好服務品牌客戶,必須在2030年實踐50%減碳目標,以及19萬個物料中,包材碳排最高,必須即刻行動以高效減碳。「做好全產品碳足跡,我們才可以更精準地推動產品脫碳策略,並且鼓勵供應商一起跳脫框架、共同開發低碳材料。」邱森彬如是說道。
對此,Amazon Web Services(AWS)台灣暨香港企業銷售暨策略方案副總經理謝佳男表示:「產品碳足跡只是第一步,不僅能讓我們知道碳排熱點並採取行動,如降低包材碳排等,更重要的是,可以在產品規劃與設計之初就預測可能的產品碳足跡並予以優化,更好實踐永續營運。」

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產業實戰第二場,則邀請到光寶科技總經理邱森彬與AWS台灣暨香港企業銷售暨策略方案副總經理謝佳男,提及從產品碳足跡到循環設計,將為製造業綠色轉型的關鍵。
圖/ 數位時代
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圖/ 數位時代

戴爾科技集團永續服務資深總監Bobby Mon Raother表示,該公司自2008年即開始使用再生材料,並在2021年提出Concept Luna,將以循環設計–從設計階段就考慮可修復性、可升級性、材料回收、減少浪費–的概念,如模組化設計、可維修面板、使用再生材料,以及智慧感測與遙測等,藉此延長PC等產品壽命、降低環境衝擊。「在產品碳足跡方面,我們將持續從製造、運輸、能源使用與報廢管理等四個面向切入,積極減少每個階段的碳排放量。」

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戴爾科技集團永續服務資深總監Bobby Mon Raother延續製造業對談的內容,分享Dell如何製造、運輸、能源使用與報廢管理等四個面向切入,積極減少每個階段的碳排放量。
圖/ 數位時代

自2005年開始提供永續顧問服務的施耐德電機日本永續事業部ESG數位轉型負責人呂勁毅進一步分享協助世界500強客戶實踐淨零轉型的心得:「除了要擬定策略、採用數位工具、蒐集與分析數據,更重要的是透過治理手法與相關活動加速整個進程,發揮數位與淨零雙軸轉型綜效。」
總的來說,無論是醫療或製造業,淨零已不再只是企業的選修課,而是決定競爭力的新指標,唯有做到產品碳足跡全揭露,同時,結合AI數據治理、循環設計與數位轉型,才能在碳定價與供應鏈重塑的時代突圍,將減碳壓力轉化為成長動能。

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