不久前,新西蘭在其北島東海岸的瑪西亞半島(Mahia)發射了該國首枚運載火箭,這枚名為“Electron”的輕型運載火箭由美國火箭實驗室(Rocket Lab)研究開發,火箭發動機幾乎全部使用3D打印制造。
雖然發射在進行到4分鐘時被迫終止,但火箭實驗室方面稱,此次試驗發射為后面的測試和研究提供了寶貴數據。據火箭實驗室事后發布的調查報告,發射失敗是由于獨立承包商的地面設備發生故障所致。Rocket Lab的創始人兼首席執行官彼得·貝克(Peter Beck)在報告中表示,“我們證明了Electron可以按照計劃進入預定軌道。”
Electron運載火箭外殼由碳纖維構成,高17米,直徑1.2米,可以將最多225千克的載荷送入500千米高的太陽同步軌道。
該運載火箭使用的發動機,是火箭實驗室于2015年推出的第一款電池驅動的火箭發動機——Rutherford發動機。發動機的多數組件都是為最大限度減輕重量而設計,其他組件則為實現有效的液體流動進行了優化。據美國商業媒體fast company報道,3D打印材料的使用,讓Electron的單次發射成本僅500萬美元,遠低于平均成本。Space X獵鷹9火箭的發射成本為6200萬美元。
目前,“Electron”運載火箭主要定位于創業公司和高校,這款火箭發動機的制造周期僅為24小時。

Rutherford發動機
該運載火箭的一級火箭發動機由9個Rutherford發動機組成,可產生192千牛的推力。二級火箭發動機則根據工作環境的不同,在Rutherford發動機的基礎上略有調整,使其更能適應真空環境。

Electron一級火箭發動機
此前,創業公司和高校若想將其貨物作為次要有效載荷通過大型運載火箭發射升空,一般需要等待相當長的時間。
雖然此次發射并未成功,但對降低航天飛行成本的探索進程來說,仍然意義重大。
彼得·貝克表示,火箭發動機在火箭成本中占了很大比重,而建造可以量產的低成本發動機則更加困難。
他認為低成本3D打印火箭的成功發射是火箭商業化的重要一步。此前,彼得曾在一份聲明中稱,“火箭實驗室一直致力于研發新型火箭發動機制造和運營方式,而公司的最終目標是通過提供新的發射機會而使空間探索變得更容易。”
火箭實驗室成立于2006年,總部位于洛杉磯。2013年,該公司的Electron項目獲得來自科斯拉創投(Khosla Ventures)和新西蘭基金公司K1W1的投資。同年,火箭實驗室研制的電池驅動火箭發動機完成了點火測試。此后一年,該公司完成B輪融資,投資方包括太空領域巨頭Lockheed Martin、Khosla、Bessemer和K1W1。目前,該公司已實現融資1.48億美元,公司估值超過10億美元。

Rutherford發動機點火測試
在過去4年間,火箭實驗室一直在為發射工作做準備,此次發射前不久,該公司剛剛獲得美國聯邦航空管理局的許可。在正式投入商業化運營前,公司還將進行兩次發射測試。
據路透社報道,目前世界上有超過30家企業和機構在競爭航天發射市場,其中也包括由埃隆·馬斯克創立的目前全球估值排名前5的私有科技公司SpaceX。
事實上,在探索太空的過程中,3D打印能做的遠比想象的更多。
因為航天部件制造使用的材料稀有且昂貴,而3D打印可以一次性地制造一個完整產品從而有效減少材料的浪費,降低成本,例如,NASA通過3D打印將一種火箭噴注器的零件數量從115個降低到2個。另外,3D打印還能在不需要高端制造設備的情況下制造各種小批量精細部件。
此外,3D打印也能夠在空間建設中發揮作用,歐洲航天局日前證實,借助太陽能,研究人員可以將月球的塵土轉變為磚塊。下一步,研究人員將考慮如何利用3D打印在月球上建造建筑。
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