Kiedy myślisz o wystrzeleniu rakiet, prawdopodobnie myślisz o ogromnych firmach, takich jak Boeing czy SpaceX, produkujących ogromne rakiety, takie jak Starship. Ale Rocket Lab przyjmuje odwrotne podejście: zamiast budować większe rakiety o większym ładunku, produkuje rakiety, które są mniejsze, lżejsze i tańsze. Rozmawialiśmy z założycielem firmy, Peterem Beckiem, o tym, jak Rocket Lab wykorzystuje nowe technologie, aby uczynić przestrzeń kosmiczną bardziej dostępną dla wszystkich.
Zawartość
- Drukowanie 3D lekkiego, wysokowydajnego silnika rakietowego
- Szybka produkcja, aby przestrzeń była bardziej dostępna
- Spersonalizowana dostawa ładunku
- Największe jak dotąd wyzwanie: misja NASA na Księżyc
Drukowanie 3D lekkiego, wysokowydajnego silnika rakietowego
Jedną z rzeczy, z której Rocket Lab zasłynęło, jest wykorzystanie technik druku 3D do produkcji silnika rakietowego Rutherford. Takie podejście wymaga zupełnie innego podejścia do projektowania niż stosowanie technik produkcyjnych, takich jak obróbka skrawaniem. „Częścią sztuki drukowania 3D jest próba połączenia jak największej liczby części i jak największej złożoności tych części, co jest przeciwieństwem tradycyjnej produkcji” – wyjaśnił Beck. „Pod pewnymi względami ułatwia to montaż, ponieważ w sumie jest mniej części”.
Epickie laboratorium rakietowe
Zaletą drukowania 3D skomplikowanych części silnika jest jednak nie tylko oszczędność kosztów produkcji, ale także znaczna oszczędność masy, która jest ważnym czynnikiem podczas startów rakiet. Kompletny silnik Rutherforda waży zaledwie 20 kg i jest jednym z najwydajniejszych silników na ciekły tlen/naftę dostępne silniki, dzięki specjalnie zaprojektowanym elementom, takim jak wtryskiwacze, które można drukować zamiast zrobiony fabrycznie. „Można drukować rzeczy, których nie można wyprodukować w żaden inny sposób” – powiedział Beck.
Powiązany
- SpaceX świętuje 200. lądowanie rakiety z doskonałym przyziemieniem
- Obejrzyj, jak Rocket Lab wystrzeliwuje satelity monitorujące burze
- Czy nieudany lot statku kosmicznego SpaceX wpłynie na plan księżycowy NASA?
Jedna rakieta schodzi z linii produkcyjnej co 30 dni
Polecane filmy
Oprócz silników, w drukarce 3D drukowane są również inne elementy rakiety, takie jak korpusy zaworów. Beck nie wierzy jednak w wykorzystywanie technologii dla samego tego celu, a istnieje wiele elementów, dla których druk 3D „absolutnie nie ma sensu”, takich jak zbiorniki czy stożki czołowe. Te duże elementy konstrukcyjne można wydajnie wytwarzać innymi metodami. Dlatego Rocket Lab selektywnie wykorzystuje druk 3D, decydując się na niego tylko wtedy, gdy ma to sens. „Jesteśmy brutalni w kwestii tego, jakie części drukujemy w 3D i nie jesteśmy przywiązani do tego procesu. Najlepszy projekt wygrywa.”
Szybka produkcja, aby przestrzeń była bardziej dostępna
Celem tego nowego podejścia do produkcji rakiet jest udostępnienie startów większej liczbie osób i firm spoza typowego przemysłu kosmicznego. Klientami Rocket Lab są organizacje tak różnorodne, jak cała grupa Kalifornijskie szkoły średnie, które zbudowały własnego satelitędla Sił Powietrznych USA, które wykorzystują te starty w swoim programie testów kosmicznych.
„Naszą ogólną misją jest udostępnienie przestrzeni” – powiedział Beck. Wraz z rosnącym rynkiem małych satelitów i nowymi innowacjami dotyczącymi wykorzystania statków kosmicznych, istnieją możliwości zaangażowania większej niż kiedykolwiek liczby osób w badania naukowe lub działalność gospodarczą w przestrzeni kosmicznej możliwości. Aby jednak wcielić te pomysły w życie, potrzeba więcej pojazdów nośnych. „Musimy być w stanie wyprodukować rakietę nośną bardzo szybko i bardzo często” – powiedział Beck. „Obecnie jedna rakieta schodzi z linii produkcyjnej co 30 dni”.
Ponieważ każda rakieta wymaga 10 silników, elementy silnika muszą być produkowane w dużych ilościach, z bardzo dużymi tolerancjami, i bardzo szybko. „Jeśli spojrzysz na tradycyjne techniki produkcyjne, które można zastosować przy budowie silników rakietowych, to nie skaluje się bardzo dobrze.” Jednak druk 3D pozwala Rocket Lab produkować silnik mniej więcej co 24 godziny w skalowalnym procesie.
W przyszłości Rocket Lab ma jeszcze bardziej ambitny harmonogram produkcji: „Chcemy ograniczyć się do jednej rakiety tygodniowo” – powiedział Beck.
Spersonalizowana dostawa ładunku
Jeśli firma chce wystrzelić własny statek kosmiczny, najczęściej stosowaną obecnie opcją jest „wspólny przejazd”, np Program małych satelitów SpaceX w którym wiele ładunków jest przewożonych na pokładzie rakiety i umieszczanych na orbicie w tym samym regionie. Istnieją jednak ograniczenia tej metody, w tym problemy z harmonogramem i ograniczone możliwości umieszczania. Zamiast tego Rocket Lab oferuje spersonalizowaną metodę dostawy, w ramach której wysyłany jest pojedynczo jeden ładunek dla jednego konkretnego klienta.
Posiadanie mniejszej, dedykowanej rakiety nośnej umożliwia klientom umieszczanie ładunków na określonych orbitach, jak wyjaśnił Beck różnicę pomiędzy dedykowanymi premierami a wspólnymi przejazdami: „Gdybyś chciał załadować ludzi do autobusu i zabrać ich do winnicy, poszedłbyś i kupił duży autobus. Gdybyś miał jedną osobę, która potrzebowałaby tylko przejechać przez miasto, wziąłbyś Ubera.
W porównaniu z dużymi rakietami nośnymi używanymi przez firmy takie jak SpaceX, rakiety nośne Rocket Lab są znacznie mniejsze i oferują bardziej spersonalizowane usługi. „To różne pojazdy do różnych zadań” – powiedział Beck. „Potrzebujesz małych pojazdów nośnych do podnoszenia małych ładunków i dużych pojazdów nośnych do podnoszenia dużych ładunków”.
Dedykowane starty Rocket Lab są wykorzystywane do satelitów o wysokiej wartości, w których wysyłane są wraz z innymi statkami kosmicznymi stanowiłoby zbyt duże ryzyko, jak również w przypadku statków kosmicznych zawierających delikatne komponenty lub te, które są związane z krajowymi bezpieczeństwo. Ponadto firma posiada własne stanowisko startowe zlokalizowane w Nowej Zelandii, pierwszym komercyjnym porcie kosmicznym na półkuli południowej, co oznacza, że ma pełną kontrolę nad harmonogramem swoich startów. W branży, w której opóźnienia sięgające nawet roku są częste, możliwość zapewnienia terminowego rozpoczęcia projektu jest ogromną zaletą.
Takie podejście, polegające na oferowaniu wystrzeliwania małych ładunków, sprawia, że wystrzeliwanie satelitów jest bardziej przystępne dla szerszego grona ludzi, powiedział Beck. Wystrzelenia rakiet Rocket Lab kosztują około 7,5 miliona dolarów w porównaniu z najtańszymi alternatywami dla dedykowanych startów rakiet, które kosztują 32 miliony dolarów.
Największe jak dotąd wyzwanie: misja NASA na Księżyc
W przyszłym roku Rocket Lab przeprowadzi najbardziej skomplikowany jak dotąd start: NASA CubeSat, który zostanie wyniesiony na orbitę wokół Księżyca. Satelita CAPSTONE jest pierwszym krokiem na drodze do ustanowienia swojego satelity Księżycowa Brama, statek kosmiczny na orbicie wokół Księżyca, który będzie służył jako baza wypadowa dla przyszłych misji na Marsa.
W przypadku tego projektu Rocket Lab wykracza daleko poza typowe starty na niską orbitę okołoziemską. Najpierw użyje rakiety Electron do wyniesienia ładunku na orbitę, a następnie odłączy się satelita Photon. Satelita ma własny układ napędowy i w ciągu trzech dni wykona wielokrotne spalanie silnika, aby powoli zwiększać swoją orbitę. Po ostatnim spaleniu statek wykona „przezksiężycowy zastrzyk”, aby uwolnić się od ziemskiej grawitacji i przenieść się na orbitę wokół Księżyca.
Gdy statek znajdzie się w drodze na Księżyc, wyśle statek kosmiczny NASA CAPSTONE, który użyje własnych silników, aby powoli wlecieć na Księżyc, wykorzystując swoją grawitację. Tego typu misja wymaga niezwykłej dokładności, ponieważ najmniejsze odchylenie może spowodować, że statek znajdzie się setki mil od zamierzonego celu. Będzie służyć jako podstawa dla większości planowanej przez NASA infrastruktury wokół Księżyca. „Naprawdę ważne jest, aby zrozumieć tę orbitę, zrozumieć środowisko i dowiedzieć się, jak się tam dostać” – powiedział Beck. "To ważna sprawa."
Oprócz ogromnej potrzeby dokładności misja ma trwać bardzo krótko, ponieważ jej wystrzelenie zaplanowano na początek 2021 r. „To niesamowicie szybki harmonogram” – powiedział Beck. „Zazwyczaj misje na Księżyc mierzy się w miliardach dolarów i dekadach. Robimy to za dziesiątki milionów dolarów w ciągu miesięcy. To niesamowita misja.”
Zalecenia redaktorów
- Blue Origin chce wystrzelić rakiety z nowej lokalizacji poza USA
- Obejrzyj niesamowity materiał ze śledzenia rakiety SpaceX wracającej do domu
- Jak oglądać wystrzelenie przez SpaceX potężnego Falcona Heavy w piątek
- Rakieta SpaceX Starship wystrzeliwuje podczas pierwszego lotu testowego, ale eksploduje w powietrzu
- Jak obejrzeć w czwartek SpaceX wystrzeliwującą rekordową rakietę Starship
