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深空探索:电子束3D打印的发动机,正在将航天器送入月球轨道

2022-08-08 14:17     来源:工业安全     3D打印激光束熔化

3D打印技术在深空探索方面的应用又迈出一步,3D打印的发动机已经推动着航天器在向月球轨道飞行。

2022年6月28日,美国航天公司Rocket Lab从新西兰发射场发射了一艘飞往月球的小型航天器,这艘航天器名为“Capstone”,只有微波炉大小,重55磅(约25公斤)。这艘航天器的任务是测试一个独特的月球轨道,也是NASA登月之旅的第一步。此次发射,也是Rocket Lab进入“深空”的第一次任务。之前,Rocket Lab主要发射近地轨道卫星。

在电子火箭升空后不久,航天器与火箭分离。目前,航天器处于绕地轨道上,在绕地飞行的过程中,航天器上的3D 打印发动机引擎(HyperCurie )将多次启动,从而将航天器送入月球轨道。

航天器上的3D打印的 HyperCurie 发动机,为航天器提供动力,用于NASA的登月任务。

6月30日的最新消息显示,发动机的第五次启动已经成功将航天器推进到太空深处,成功提升了航天器的椭圆轨道。在这个任务阶段结束时,航天器将加速到超过 24,500 英里/小时,以脱离地球轨道并部署在弹道月球转移轨道上。随后,航天器将进入月球上一个被称为近直线晕轨道 (NRHO)的细长轨道。预计未来几天HyperCurie 发动机将进行最后一次点火,以帮助航天器前往月球。

航天器的飞行路线

美国宇航局表示,航天器前往月球附近的近直线晕轨道的旅程将需要大约四个月的时间。然后,航天器将利用自身的推进力和太阳的引力导航到月球的其余部分,到达距离地球 963,000 英里的距离,是地球与月球之间距离的三倍多,然后被拉回地球-月球系统。所谓弹道式月球转移轨道是一个深空低能转移轨道,利用了重力驱动以大幅减少探测器飞往月球的燃料消耗。探测器在弹道式月球转移轨道航行就像进入了“低速”节能模式。

这是一项低成本的发射任务,是美国宇航局“阿尔忒弥斯”(Artemis)登月计划的首次发射,“阿尔忒弥斯”登月计划是由美国政府资助的一个载人航天项目,目标是在2024年前将宇航员平安送往月球并返回,并建立常态化驻留机制,为未来的火星载人登陆任务铺就道路。

Rocket Lab 创始人兼首席执行官Peter Beck表示:“今天的发射是人类重返月球的重要一步,也证明了 Capstone航天器背后数百人的决心和创新,Rocket Lab 的成立是为了开放进入太空的通道,并实现像这样的突破性任务,突破小型卫星的极限。虽然 Capstone 的月球之旅才刚刚开始,但我们很自豪能够将 Capstone 安全地送入太空。”

作为一家开创性的太空创业公司,Rocket Lab 是少数几家合作开辟轨道通道的公司之一。通过提供按需发射、计划控制和定制轨道,Rocket Lab 成功地简化了进入轨道的路径,并成为航天的主要竞争对手之一。通过商业化的火箭,已经为商业、民用、国防和学术部门的客户发射了 26次并部署了 140 多颗卫星。

在 3D 打印行业,Rocket Lab 是航天公司使用 3D 打印技术加快流程、降低成本和减轻负担的最成功案例之一。Rocket Lab 以几乎完全 3D 打印的卢瑟福发动机而闻名,这个发动机具有螺旋桨阀、喷射器、泵和发动机室,这些发动机均采用电子束熔化技术进行 3D 打印,Rocket Lab 已完全从事 3D 打印。

对于这项任务,下一代发射器制造商首次在航天器中使用 HyperCurie 引擎,顶部安装了卫星。作为居里发动机的升级版,HyperCurie 是一款 3D 打印双推进剂泵送发动机,推力为 120N,可选用作该公司电子火箭的第三级。

7年前,Rocket Lab宣布,它已经开发出世界上第一枚电池动力火箭,而且发动机几乎完全是3D打印的。卢瑟福发动机可以在24小时内3D打印出来。发动机的主要推进阀、喷油器、泵和发动机室都是通过电子束熔化3D打印出来的,发动机本身也是首创,它使用电动马达代替气体,创造出更轻巧、高效的机器。这家初创公司将3D打印用于火箭的主要部件。

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