Rocket Lab成功回收助推器，實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用的3D打印火箭

2020年12月2日，南極熊獲悉，新西蘭太空初創(chuàng)公司Rocket Lab在今年取得了非常成功的成績。今年3月，它就被美國宇航局選中發(fā)射 "探路者 "登月任務(wù)。然后，它收購了衛(wèi)星硬件制造商Sinclair Interplanetary，并且讓Electron運(yùn)載火箭獲得了美國航天局的認(rèn)證�，F(xiàn)在，這家航空航天制造商已經(jīng)發(fā)射了Electron火箭，將30顆小衛(wèi)星部署在軌道上，同時(shí)成功完成了火箭第一級回收的首次嘗試。

這次任務(wù)名為 "返回發(fā)送者"，Rocket Lab在發(fā)射后將Electron第一級在降落傘系統(tǒng)下帶回地球后，成功完成了Electron第一級的降落和回收。自成立以來，Rocket Lab的使命就是 "通過提供頻繁的低地軌道發(fā)射機(jī)會，消除商業(yè)航天的障礙"。一級的回收是一個(gè)重要的里程碑，使他們有機(jī)會使Electron成為可重復(fù)使用的火箭，以增加發(fā)射頻率，降低小型衛(wèi)星的發(fā)射成本。

△Rocket Lab第16次發(fā)射的Electron火箭第一級降落后被拖上回收船，圖片由Rocket Lab提供

2020年11月20日，在新西蘭馬希亞半島的Rocket Lab 1號發(fā)射場升空后兩分半鐘，在約80公里的高度，Electron的第一級和第二級按照標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)程序分離。Electron第一級發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，一個(gè)反應(yīng)控制系統(tǒng)將第一級重新定向180度，使其在返回地球的過程中能夠經(jīng)受住高溫和壓力。

在第一級下降時(shí)，部署了一個(gè)小型降落傘以穩(wěn)定和減速，然后在最后一公里部署了一個(gè)大型主降落傘。第一級按計(jì)劃降落，Rocket Lab的回收團(tuán)隊(duì)把它運(yùn)回生產(chǎn)基地，工程師將對回收的火箭進(jìn)行檢查，以收集數(shù)據(jù)，特別是垂管和降落傘部署系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這將有助于為未來的回收任務(wù)開發(fā)更好的發(fā)射器。

Rocket Lab創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Peter Beck說："今天團(tuán)隊(duì)在回收Electron第一級方面所取得的成就并不簡單。Rocket Lab的團(tuán)隊(duì)付出了巨大的努力，看到這些工作得到了回報(bào)，向著可重復(fù)使用的火箭邁出了重要的一步，令人激動(dòng)。"

在這次任務(wù)之后，Rocket Lab回收計(jì)劃的最后階段將是用直升機(jī)捕獲Electron的第一級，然后把它送回Rocket Lab生產(chǎn)基地進(jìn)行翻新和重新發(fā)射。如果火箭實(shí)驗(yàn)室的回收計(jì)劃成功，Electron將成為第一個(gè)也是唯一一個(gè)可重復(fù)使用的軌道級小型發(fā)射系統(tǒng)。

△Rocket Lab的Electron火箭，圖片由Rocket Lab提供

五年前，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。這套低成本的發(fā)射系統(tǒng)以Electron的形式出現(xiàn)，盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)可以在24小時(shí)內(nèi)3D打印出來。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要推進(jìn)閥、噴油器、泵和發(fā)動(dòng)機(jī)室都是通過電子束熔化3D打印出來的，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，目前已經(jīng)發(fā)射了第16次任務(wù)。

這次 "返回發(fā)送者 "任務(wù)為TriSept、Swarm Technologies、Unseenlabs和奧克蘭大學(xué)的奧克蘭空間系統(tǒng)計(jì)劃部署了衛(wèi)星。這次任務(wù)使Rocket Lab發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到95顆。在部署的有效載荷中，有一些衛(wèi)星希望測試空間碎片脫軌的新方法，實(shí)現(xiàn)從空間上網(wǎng)，并建立一個(gè)海上監(jiān)視星座。這次飛行任務(wù)中還部署了新西蘭第一個(gè)由學(xué)生制造的APSS-1衛(wèi)星，這個(gè)衛(wèi)星目的是監(jiān)測地球高層大氣的電活動(dòng)，以測試電離層擾動(dòng)是否可能與地震有關(guān)。Rocket Lab為這個(gè)項(xiàng)目提供贊助，免費(fèi)向奧克蘭大學(xué)提供發(fā)射。

與衛(wèi)星一起進(jìn)入軌道的還有一個(gè)創(chuàng)新的質(zhì)量模擬器，發(fā)射到太空是為了給新西蘭奧克蘭的Starship兒童醫(yī)院籌款。由知名設(shè)計(jì)工作室Weta Workshop制造，這個(gè)150毫米的3D打印鈦合金侏儒是由全球游戲公司Valve的億萬富翁聯(lián)合創(chuàng)始人Gabe Newell作為慈善活動(dòng)的一部分。為了向游戲玩家的聰明才智致敬，Newell安排將這個(gè)3D打印的侏儒送去，更被稱為 "Gnome Chompski"，以此向游戲《半條命2》中的一項(xiàng)成就致敬，即玩家從游戲開始就攜帶一個(gè)侏儒，然后將其存入發(fā)射到太空的火箭船中。

△3D打印的Gnome Chompsk在新西蘭的Rocket Lab工廠，在Electron號發(fā)射到太空前三天，為Starship兒童醫(yī)院籌集資金，圖片由Rocket Lab提供

在Rocket Lab網(wǎng)站上觀看火箭發(fā)射直播的觀眾可以看到 "Gnome Chompski "被真實(shí)地發(fā)射到太空，這是全世界玩家都喜歡的奇觀。Gnome Chompski還發(fā)揮了重要的研發(fā)功能，讓Rocket Lab能夠測試和鑒定新的3D打印技術(shù)，這些技術(shù)可用于未來的航天器部件。

不過侏儒Chompski在太空中的時(shí)間是有限的，因?yàn)樗�仍然附著在Electron的Kick Stage上，當(dāng)Kick Stage在重返地球大氣層后燃燒時(shí)，他將與它一起脫離軌道。然而這個(gè)小矮人的太空冒險(xiǎn)非常成功，因?yàn)榧~爾承諾，升空后24小時(shí)內(nèi)，每有一個(gè)人觀看發(fā)射網(wǎng)絡(luò)直播，他就會向星船兒童醫(yī)院的兒科重癥監(jiān)護(hù)室捐贈一美元。三天后，他的組織 "賽車之心"(THoR)宣布，發(fā)射后將向星艦基金會捐贈總計(jì)286 092美元。

△游戲《半條命2》中的侏儒，也就是大家熟知的侏儒Chompski，終于可以乘坐火箭上太空了，圖片由Rocket Lab提供

Rocket Lab的一級回收計(jì)劃工作于2019年初開始，在過去18個(gè)月中進(jìn)行了一系列成功的回收和硬件系統(tǒng)測試。3D打印火箭已經(jīng)開始展現(xiàn)真正的潛力，Rocket Lab可能會在未來看到更多和更高成本效益的升空，并加速3D打印技術(shù)在火箭初創(chuàng)公司中的應(yīng)用。

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編譯自：3dprint