3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)即將把航天器送入月球軌道，Rocket Lab深空探索新突破

導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)在深空探索方面的應(yīng)用又邁出一步，3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)推動(dòng)著航天器在向月球軌道飛行。

2022年6月28日，美國(guó)航天公司Rocket Lab從新西蘭發(fā)射場(chǎng)發(fā)射了一艘飛往月球的小型航天器，這艘航天器名為“Capstone”，只有微波爐大小，重55磅（約25公斤）。這艘航天器的任務(wù)是測(cè)試一個(gè)獨(dú)特的月球軌道，也是NASA登月之旅的第一步。此次發(fā)射，也是Rocket Lab進(jìn)入“深空”的第一次任務(wù)。之前，Rocket Lab主要發(fā)射近地軌道衛(wèi)星。

在電子火箭升空后不久，航天器與火箭分離。目前，航天器處于繞地軌道上，在繞地飛行的過(guò)程中，航天器上的3D 打印發(fā)動(dòng)機(jī)引擎（HyperCurie ）將多次啟動(dòng)，從而將航天器送入月球軌道。

△航天器上的3D打印的 HyperCurie 發(fā)動(dòng)機(jī)，為航天器提供動(dòng)力，用于NASA的登月任務(wù)。

6月30日的最新消息顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)的第五次啟動(dòng)已經(jīng)成功將航天器推進(jìn)到太空深處，成功提升了航天器的橢圓軌道。在這個(gè)任務(wù)階段結(jié)束時(shí)，航天器將加速到超過(guò) 24,500 英里/小時(shí)，以脫離地球軌道并部署在彈道月球轉(zhuǎn)移軌道上。隨后，航天器將進(jìn)入月球上一個(gè)被稱為近直線暈軌道 (NRHO)的細(xì)長(zhǎng)軌道。預(yù)計(jì)未來(lái)幾天HyperCurie 發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)行最后一次點(diǎn)火，以幫助航天器前往月球。

△航天器的飛行路線

美國(guó)宇航局表示，航天器前往月球附近的近直線暈軌道的旅程將需要大約四個(gè)月的時(shí)間。然后，航天器將利用自身的推進(jìn)力和太陽(yáng)的引力導(dǎo)航到月球的其余部分，到達(dá)距離地球 963,000 英里的距離，是地球與月球之間距離的三倍多，然后被拉回地球-月球系統(tǒng)。​所謂彈道式月球轉(zhuǎn)移軌道是一個(gè)深空低能轉(zhuǎn)移軌道，利用了重力驅(qū)動(dòng)以大幅減少探測(cè)器飛往月球的燃料消耗。探測(cè)器在彈道式月球轉(zhuǎn)移軌道航行就像進(jìn)入了“低速”節(jié)能模式。

這是一項(xiàng)低成本的發(fā)射任務(wù)，是美國(guó)宇航局“阿爾忒彌斯”（Artemis）登月計(jì)劃的首次發(fā)射，“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃是由美國(guó)政府資助的一個(gè)載人航天項(xiàng)目，目標(biāo)是在2024年前將宇航員平安送往月球并返回，并建立常態(tài)化駐留機(jī)制，為未來(lái)的火星載人登陸任務(wù)鋪就道路。

Rocket Lab 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Peter Beck表示：“今天的發(fā)射是人類重返月球的重要一步，也證明了 Capstone航天器背后數(shù)百人的決心和創(chuàng)新，Rocket Lab 的成立是為了開放進(jìn)入太空的通道，并實(shí)現(xiàn)像這樣的突破性任務(wù)，突破小型衛(wèi)星的極限。 雖然 Capstone 的月球之旅才剛剛開始，但我們很自豪能夠?qū)?Capstone 安全地送入太空。”

作為一家開創(chuàng)性的太空創(chuàng)業(yè)公司，Rocket Lab 是少數(shù)幾家合作開辟軌道通道的公司之一。通過(guò)提供按需發(fā)射、計(jì)劃控制和定制軌道，Rocket Lab 成功地簡(jiǎn)化了進(jìn)入軌道的路徑，并成為航天的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一。通過(guò)商業(yè)化的火箭，已經(jīng)為商業(yè)、民用、國(guó)防和學(xué)術(shù)部門的客戶發(fā)射了 26次并部署了 140 多顆衛(wèi)星。

在 3D 打印行業(yè)，Rocket Lab 是航天公司使用 3D 打印技術(shù)加快流程、降低成本和減輕負(fù)擔(dān)的最成功案例之一。 Rocket Lab 以幾乎完全 3D 打印的盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)而聞名，這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)具有螺旋槳閥、噴射器、泵和發(fā)動(dòng)機(jī)室，這些發(fā)動(dòng)機(jī)均采用電子束熔化技術(shù)進(jìn)行 3D 打印，Rocket Lab 已完全從事 3D 打印。

△電子束熔化3D打印技術(shù)

對(duì)于這項(xiàng)任務(wù)，下一代發(fā)射器制造商首次在航天器中使用 HyperCurie 引擎，頂部安裝了衛(wèi)星。作為居里發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)版，HyperCurie 是一款 3D 打印雙推進(jìn)劑泵送發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為 120N，可選用作該公司電子火箭的第三級(jí)。

7年前，Rocket Lab宣布，它已經(jīng)開發(fā)出世界上第一枚電池動(dòng)力火箭，而且發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎完全是3D打印的。盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)可以在24小時(shí)內(nèi)3D打印出來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要推進(jìn)閥、噴油器、泵和發(fā)動(dòng)機(jī)室都是通過(guò)電子束熔化3D打印出來(lái)的，發(fā)動(dòng)機(jī)本身也是首創(chuàng)，它使用電動(dòng)馬達(dá)代替氣體，創(chuàng)造出更輕巧、高效的機(jī)器。這家初創(chuàng)公司將3D打印用于火箭的主要部件。