RocketLab демократизира космоса с по-малки, по-евтини изстрелвания на ракети

Когато мислите за изстрелване на ракети, вероятно се сещате за огромни компании като Boeing или SpaceX, които произвеждат масивни ракети като Starship. Но Rocket Lab възприема противоположния подход: вместо да строи по-големи ракети с по-голям полезен товар, тя прави ракети, които са по-малки, по-леки и по-достъпни. Разговаряхме с основателя на компанията Питър Бек за това как Rocket Lab използва нови технологии, за да направи космоса по-достъпен за всички.

3D отпечатване на лек, високопроизводителен ракетен двигател

Едно нещо, с което Rocket Lab стана известна, е използването на техники за 3D печат за производството на своя ракетен двигател Rutherford. Този подход изисква изцяло различен подход към дизайна от използването на производствени техники като машинна обработка. „Част от изкуството на 3D печатането се опитва да комбинира възможно най-много части и колкото се може повече сложност в тези части, което е обратното на традиционното производство“, обясни Бек. „В някои отношения това прави сглобяването по-лесно, тъй като общо има по-малко части.“

Предимството на 3D отпечатването на сложни части на двигателя обаче е не само спестяване на производствени разходи, но и значителни спестявания на тегло, което е важен фактор при изстрелванията на ракети. Пълният двигател Rutherford тежи само 20 kg и е един от най-ефективните течен кислород/керосин налични двигатели, благодарение на специално проектирани компоненти като инжектори, които могат да бъдат отпечатани вместо произведени. „Можете да отпечатате неща, които не можете да произведете по друг начин“, каза Бек.

В допълнение към двигателите, някои други ракетни компоненти като клапанни тела също са 3D отпечатани. Но Бек не вярва в използването на технологията заради самата нея и има много компоненти, чието 3D отпечатване няма „абсолютен смисъл“, като резервоари или носови конуси. Тези големи структурни компоненти могат да бъдат ефективно произведени с други методи. Така че Rocket Lab е селективен в използването на 3D печат, избирайки го само когато има смисъл. „Ние сме брутални относно това какви части 3D отпечатваме и не сме свързани с процеса. Най-добрият дизайн печели.“

Бързо производство, за да направи пространството по-достъпно

Целта на този нов подход към производството на ракети е да направи изстрелванията достъпни за повече хора и компании извън типичните космически индустрии. Клиентите на Rocket Lab включват организации, разнообразни като група от Калифорнийски гимназии, които са изградили свой собствен сателит, към военновъздушните сили на САЩ, които използват изстрелванията за своята програма за космически тестове.

„Общата ни мисия е да се опитаме да направим космоса достъпен“, каза Бек. С нарастващия пазар за малки сателити и новите иновации за това как да се използват космически кораби, има възможности за повече хора от всякога да участват в космически изследвания или бизнес възможности. Но за да се реализират тези идеи, са необходими повече ракети-носители. „Трябва да можем да произвеждаме ракета носител много бързо и много често“, каза Бек. „В момента една ракета излиза от производствената линия на всеки 30 дни.“

Тъй като всяка ракета изисква 10 двигателя, компонентите на двигателя трябва да се произвеждат в големи количества, с много високи допуски, много бързо. „Ако погледнете традиционните производствени техники, които бихте използвали при изграждането на ракетни двигатели, те не мащаб много добре.” Но 3D принтирането позволява на Rocket Lab да произвежда двигател приблизително на всеки 24 часа в мащабируем процес.

В бъдеще Rocket Lab има още по-амбициозен график за производство: „Ние се стремим да стигнем до една ракета всяка седмица“, каза Бек.

Персонализирана доставка на полезен товар

Ако една компания иска да изстреля свой собствен космически кораб, най-честата опция, използвана сега, е „споделено пътуване“, като напр Малката спътникова програма на SpaceX при който множество полезни товари се носят на борда на ракета и се поставят в орбита в един и същ регион. Но има ограничения за този метод, включително проблеми с планирането и ограничени опции за поставяне. Вместо това Rocket Lab предлага персонализиран метод за доставка, при който един полезен товар се изпраща наведнъж за един конкретен клиент.

Наличието на по-малка специална ракета-носител позволява на клиентите да поставят своите полезни товари в определени орбити, както Бек обясни разликата между специални стартирания и споделени пътувания: „Ако искахте да натоварите автобус, пълен с хора, и да ги заведете до винарна, тогава ще отидете и ще вземете голям автобус. Ако имаше един човек, който просто трябваше да прекоси града, тогава щеше да вземеш Uber.“

В сравнение с големите ракети носители, използвани от компании като SpaceX, ракетите носители на Rocket Lab са много по-малки и предлагат по-персонализирана услуга. „Това са различни превозни средства за различни работни места“, каза Бек. „Имате нужда от малки ракети-носители за повдигане на малки полезни товари и големи ракети-носители за повдигане на големи полезни товари.“

Специалните изстрелвания на Rocket Lab се използват за сателити с висока стойност, при които те се изпращат заедно с други космически кораби би било твърде голям риск, както и за космически кораби с деликатни компоненти или такива, които са свързани с националните сигурност. В допълнение, компанията разполага със собствена стартова площадка, разположена в Нова Зеландия, първият търговски космодрум в южното полукълбо, което означава, че има пълен контрол върху графика за изстрелванията си. В индустрия, където закъсненията до една година са често срещани, възможността да се гарантира, че даден проект стартира по график, е огромно предимство.

Този подход на предлагане на изстрелвания с малък полезен товар прави изстрелването на сателити по-достъпно за по-широк кръг от хора, каза Бек. Изстрелванията на Rocket Lab струват около 7,5 милиона долара в сравнение с най-евтините алтернативи за специални изстрелвания на ракети, които струват 32 милиона долара.

Най-голямото предизвикателство досега: мисия на НАСА до Луната

Следващата година Rocket Lab ще извърши най-сложното си изстрелване досега: NASA CubeSat, който ще бъде доставен в орбита около Луната. Сателитът CAPSTONE е първата стъпка в създаването на НАСА Лунен портал, космически кораб в орбита около Луната, който ще служи като плацдарм за бъдещи мисии до Марс.

За този проект Rocket Lab отива далеч отвъд типичните си изстрелвания в ниска земна орбита. Първо ще използва ракета Electron, за да изведе полезния товар в орбита, а след това неговият сателит Photon ще се отдели. Сателитът има собствена система за задвижване и за период от три дни ще извърши множество изгаряния на двигателя, за да увеличи бавно своята орбита. С едно последно изгаряне корабът ще извърши „транслунна инжекция“, за да се освободи от гравитацията на Земята и да се премести в орбита около Луната.

След като корабът е на път към Луната, той ще разгърне космическия кораб на NASA CAPSTONE, който ще използва собствените си двигатели, за да се придвижва бавно спираловидно към Луната, използвайки своята гравитация. Този тип мисия изисква изключителна степен на точност, тъй като и най-малкото отклонение може да накара кораба да се окаже на стотици мили от планираната цел. Той ще служи като основа за голяма част от планираната инфраструктура на НАСА около Луната. „Наистина е важно да разберем тази орбита, да разберем тази среда и как да стигнем до там“, каза Бек. "Това е голяма работа."

Освен че има изключителна нужда от точност, мисията се изпълнява в много кратък срок, тъй като изстрелването е набелязано за началото на 2021 г. „Това е невероятно бърз график“, каза Бек. „Обикновено мисиите до Луната се измерват в милиарди долари и десетилетия. Правим го с десетки милиони долари за месеци. Това е невероятна мисия.”

Препоръки на редакторите

• Blue Origin иска да изстрелва ракети от нов обект извън САЩ
• Гледайте тези страхотни кадри за проследяване на ракета на SpaceX, която се прибира у дома
• Как да гледате как SpaceX изстрелва могъщия Falcon Heavy в петък
• Ракетата Starship на SpaceX изстреля в първия тестов полет, но експлодира във въздуха
• Как да гледате как SpaceX изстрелва рекордната ракета Starship в четвъртък