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3D打印的火箭引擎真的做好了!首次地面全循环点火成功测量。

贾浩楠 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI

6200万美元,这是马斯克吐露的猎鹰9火箭单次义务报价。

这个代价,已让业内惊呼「白菜价」了。

但别的一家贸易航天公司给出报价甚至不到它的五分之一!

这类真正「白菜价」的火箭,由Relativity Space开辟分娩,而且是3D打印的。

比来这一型火箭刚刚完成初次发动机地面焚烧试运行尝试。

「全周期」焚烧尝试

Relativity Space此次进行地面焚烧试运行测试的火箭发动机型号为Aeon 1,接纳甲烷和液氧作为动力,单个发动机最大年夜推力23000磅(10.43吨)。

而美东时候11月9日完成的地面焚烧尝试,称作全周期尝试,意思就是一级发动机从焚烧到分手的全部工作历程,一般几分钟阁下。

在NASA的Stennis航天中央进行此次测试,是在发动机的所有关头部件(包孕涡轮泵,喷射器和燃烧室)模拟实际发射义务前提的环境下进行的。

Aeon 1从开机到结束总共187秒,初次完成全周期尝试,这申明这款发动机的工作性能获得初步验证。

而从本年2月最早,Relativity Space对Aeon 1进行了频繁的焚烧测试,共有300多次,延续时候从几秒到几十秒。

此次的全周期焚烧尝试成功,申明Aeon 1已真正具有商用潜力,它可能成为全球第一款投入商用的3D打印火箭发动机。

代价低、分娩周期快是3D打印火箭发动机最主要的特点,也是最吸引客户的处所。

与传统火箭发动机比拟,3D打印出来的,具体有哪些非凡的地方呢?

「打印」一台火箭发动机

据Relativity Space公司负责人介绍,3D打印手艺可以一次成型建造零件,这使得分娩一台发动机的周期和工序都大年夜大年夜削减。

今朝一台Aeon 1有三个大年夜的部件,总共100多个零件,平均制造周期只有一个月。

传统火箭一般都有几千个零部件,分娩周期最少需要六个月阁下,这个中大年夜部分时候要花在供给链订购分歧产物上。

比拟之下,Relativity Space的3D打印工场将传统的供给链缩短为一站式制造体式格局。

「打印机」本身,是Relativity Space本身开辟的Stargate3D打印机。

Stargate配备了多台激光Kuka机械人手臂和打印头,提高3D打印速度。同时,Stargate还有机械进修算法加持,可以或许不休提高打印精度。

若何利用金属材料进行3D打印

与我们平居生活生计中常见的树脂等软性材料3D打印分歧,以金属作为材料的Stargate3D打印机,接纳的是选择性激光烧结手艺。

选择性激光烧结手艺的道理和选择性激光融化不异,两者都是同一概念的分歧实例。

工作时,打印机利用高功率激光器将材料粉末融化烧结,并堆放在界说好的三维空间点,成立预设的固体布局。

具体来讲,激光颠末历程扫描粉零件的三维数字描写(例如来自CAD文件或扫描数据)生成的横截面,来选择性地融化粉末材料,将其堆放至粉末床上。

每完成一个截面,粉末床会下降一层厚度,以便在上面涂抹新的材料。

△图片来自Wikipedia

由于成品零件密度取决于激光峰值功率,而不是激光延续时候,所以机械平居利用脉冲激光作业。SLS机械将粉床中的散装粉末材料预热到略低于其熔点的位置,以便于激光将选定区域的温度提高到熔点的其余部分

与其他一些快速成型制造工艺(如立体光刻SLA)比拟,激光烧结不需要给进料器安装支持布局,所以可以或许机关出很多传统工艺没法完成的几何外形。

但激光烧结手艺也有本身的难点,好比一台通俗的打印机功率耗损就高达5千瓦。而且作业时的预热、融化和存储三个阶段的温度误差必需节制在2℃之内。

所以对通俗玩家来讲,选择性激光烧结手艺是一个昂贵的玩具,但对航天制造业来讲,它的成本依然是史无前例的低廉。

好火箭,白菜价,不到猎鹰9的五分之一

打印火箭发动机,只是Relativity Space贸易航天企图的一个环节。

2021年,Relativity Space会进行初次火箭发射,而履行义务的火箭,也是3D打印出来的。

Relativity Space自行设计的这款火箭名叫Terran,第一级安装9台Aeon 1发动机,第二级安装一台Aeon 1发动机。

Terran火箭可以将1250千克的有用载荷输送至低地球轨道,假如500km高度的太阳同步轨道义务,Terran火箭的有用载荷会下落到900千克。

Terran的整流罩直径为3米,是SpaceX Falcon 9火箭整流罩的一半多一点,是小型火箭制造商Rocket Lab的Electron火箭整流罩的三倍。

Relativity Space官网给出的单次贸易发射报价为1200万美元,而CEO在接管外媒采访时吐露单次发射的成本为1000万美元。

之前马斯克曾吐露过,SpaceX的猎鹰9火箭单次发射报价6200万美元,利润逾越30%,一次发射的成本4340万美元。

1200万美元的Terran才是真正「白菜价」火箭。

当然,猎鹰9属于重型火箭,跟Terran不是一个级别,运载能力也差良多。

但如许的尺寸在成本和运载性能上取了一个均衡点,可以或许满足良多类型客户的需求。

好比Terran可以单次只发射一颗卫星。对有如许需求的客户来讲,假如选择猎鹰9,可能不克不及不「拼单」,多了不成控身分。

其实,Relativity Space已和铱星公司、北美电信运营商Telesat、NASA等等签下了贸易定单。

Relativity Space的CEO在接管外媒采访时说,今朝Relativity Space是除SpaceX之外,接管预定单最多的贸易航天公司。

明年的第一次义务,Terran不会带任何贸易定单,仅作为一次尝试和演示。一旦初次发射顺利,明年年内就会最早正式贸易运营。

90后开创人

Relativity Space的两名开创人,划分从SpaceX和蓝色起源走出。

连络开创人兼CEOTim Ellis,1990年诞生。于2011年进入蓝色起源,主要负责火箭推动系统和涡轮机械方面的工作,他具有南加州大年夜学航空航天工程硕士学位。

别的一名连络开创人,Jordan Noone今朝担负CTO职位,他曾是蓝色起源动力系统演习生,而后于2014年进入SpaceX,并参与龙飞船的SuperDraco 推动器项目。

在2015年,他们划分手开SpaceX和蓝色起源后,成立了Relativity Space。公司团队的其他成员也有维珍银河、波音等航空航天公司的工作经验。

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