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【工业之美】美国3D打印火箭发动机发射上天了

在过去4年间,火箭实验室一直在为发射工作做准备,此次发射前不久,该公司刚刚获得美国联邦航空管理局的许可。在正式投入商业化运营前,公司还将进行两次发射测试。

图片来源:海洛创意

不久前,新西兰在其北岛东海岸的玛西亚半岛(Mahia)发射了该国首枚运载火箭,这枚名为“Electron”的轻型运载火箭由美国火箭实验室(Rocket Lab)研究开发,火箭发动机几乎全部使用3D打印制造。

虽然发射在进行到4分钟时被迫终止,但火箭实验室方面称,此次试验发射为后面的测试和研究提供了宝贵数据。据火箭实验室事后发布的调查报告,发射失败是由于独立承包商的地面设备发生故障所致。Rocket Lab的创始人兼首席执行官彼得·贝克(Peter Beck)在报告中表示,“我们证明了Electron可以按照计划进入预定轨道。”

Electron运载火箭外壳由碳纤维构成,高17米,直径1.2米,可以将最多225千克的载荷送入500千米高的太阳同步轨道。

该运载火箭使用的发动机,是火箭实验室于2015年推出的第一款电池驱动的火箭发动机——Rutherford发动机。发动机的多数组件都是为最大限度减轻重量而设计,其他组件则为实现有效的液体流动进行了优化。据美国商业媒体fast company报道,3D打印材料的使用,让Electron的单次发射成本仅500万美元,远低于平均成本。Space X猎鹰9火箭的发射成本为6200万美元。

目前,“Electron”运载火箭主要定位于创业公司和高校,这款火箭发动机的制造周期仅为24小时。

Rutherford发动机

该运载火箭的一级火箭发动机由9个Rutherford发动机组成,可产生192千牛的推力。二级火箭发动机则根据工作环境的不同,在Rutherford发动机的基础上略有调整,使其更能适应真空环境。

Electron一级火箭发动机

此前,创业公司和高校若想将其货物作为次要有效载荷通过大型运载火箭发射升空,一般需要等待相当长的时间。

虽然此次发射并未成功,但对降低航天飞行成本的探索进程来说,仍然意义重大。

彼得·贝克表示,火箭发动机在火箭成本中占了很大比重,而建造可以量产的低成本发动机则更加困难。

他认为低成本3D打印火箭的成功发射是火箭商业化的重要一步。此前,彼得曾在一份声明中称,“火箭实验室一直致力于研发新型火箭发动机制造和运营方式,而公司的最终目标是通过提供新的发射机会而使空间探索变得更容易。”

火箭实验室成立于2006年,总部位于洛杉矶。2013年,该公司的Electron项目获得来自科斯拉创投(Khosla Ventures)和新西兰基金公司K1W1的投资。同年,火箭实验室研制的电池驱动火箭发动机完成了点火测试。此后一年,该公司完成B轮融资,投资方包括太空领域巨头Lockheed Martin、Khosla、Bessemer和K1W1。目前,该公司已实现融资1.48亿美元,公司估值超过10亿美元。

Rutherford发动机点火测试

在过去4年间,火箭实验室一直在为发射工作做准备,此次发射前不久,该公司刚刚获得美国联邦航空管理局的许可。在正式投入商业化运营前,公司还将进行两次发射测试。

据路透社报道,目前世界上有超过30家企业和机构在竞争航天发射市场,其中也包括由埃隆·马斯克创立的目前全球估值排名前5的私有科技公司SpaceX。

事实上,在探索太空的过程中,3D打印能做的远比想象的更多。

因为航天部件制造使用的材料稀有且昂贵,而3D打印可以一次性地制造一个完整产品从而有效减少材料的浪费,降低成本,例如,NASA通过3D打印将一种火箭喷注器的零件数量从115个降低到2个。另外,3D打印还能在不需要高端制造设备的情况下制造各种小批量精细部件。

此外,3D打印也能够在空间建设中发挥作用,欧洲航天局日前证实,借助太阳能,研究人员可以将月球的尘土转变为砖块。下一步,研究人员将考虑如何利用3D打印在月球上建造建筑。

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