RocketLab demokratizuje vesmír menšími a lacnejšími štartmi rakiet

Keď premýšľate o štartoch rakiet, pravdepodobne si predstavíte obrovské spoločnosti ako Boeing alebo SpaceX vyrábajúce masívne rakety ako Starship. Rocket Lab však používa opačný prístup: namiesto toho, aby staval väčšie rakety s väčším užitočným zaťažením, vyrába rakety, ktoré sú menšie, ľahšie a cenovo dostupnejšie. Rozprávali sme sa so zakladateľom spoločnosti Petrom Beckom o tom, ako Rocket Lab využíva nové technológie na to, aby bol priestor prístupnejší pre všetkých.

3D tlač ľahkého, vysokovýkonného raketového motora

Jedna vec, ktorou sa Rocket Lab stal známym, je použitie techník 3D tlače na výrobu raketového motora Rutherford. Tento prístup si vyžaduje úplne iný prístup k dizajnu ako použitie výrobných techník, ako je obrábanie. „Časť umenia 3D tlače sa snaží skombinovať čo najviac častí a čo najväčšiu zložitosť v rámci týchto častí, čo je opakom tradičnej výroby,“ vysvetlil Beck. "V niektorých ohľadoch to uľahčuje montáž, pretože je celkovo menej dielov."

Výhodou 3D tlače zložitých častí motora je však nielen úspora výrobných nákladov, ale aj výrazná úspora hmotnosti, ktorá je dôležitým faktorom pri štartoch rakiet. Kompletný motor Rutherford váži iba 20 kg a je jedným z najvýkonnejších kvapalných kyslíkových/kerozínových motorov motory sú k dispozícii vďaka špeciálne navrhnutým komponentom, ako sú vstrekovače, ktoré sa dajú skôr tlačiť ako vyrobené. "Môžete tlačiť veci, ktoré nemôžete vyrobiť iným spôsobom," povedal Beck.

Okrem motorov sú 3D vytlačené aj niektoré ďalšie komponenty rakiet, ako sú telesá ventilov. Beck však neverí v používanie technológie kvôli nej a existuje veľa komponentov, ktoré pre 3D tlač nedávajú „absolútne zmysel“, ako sú nádrže alebo nosové kužele. Tieto veľké konštrukčné komponenty možno efektívne vyrábať inými metódami. Rocket Lab je teda pri používaní 3D tlače selektívny a rozhoduje sa pre ňu len vtedy, keď to dáva zmysel. „Sme brutálni v tom, aké časti tlačíme 3D, a nie sme stotožnení s týmto procesom. Najlepší dizajn vyhráva.”

Rýchla výroba, aby bol priestor dostupnejší

Cieľom tohto nového prístupu k výrobe rakiet je sprístupniť štarty väčšiemu počtu ľudí a spoločností mimo typických vesmírnych odvetví. Medzi zákazníkov Rocket Lab patria organizácie tak rôznorodé ako skupina Kalifornské stredné školy, ktoré si postavili vlastný satelit, americkému letectvu, ktoré využíva štarty pre svoj vesmírny testovací program.

"Našou celkovou úlohou je pokúsiť sa sprístupniť vesmír," povedal Beck. S rastúcim trhom pre malé satelity a novými inováciami, ako používať kozmické lode, existujú príležitosti pre viac ľudí ako kedykoľvek predtým, aby sa zapojili do vesmírneho výskumu alebo podnikania príležitosti. Aby sa však tieto nápady rozbehli, je potrebných viac nosných rakiet. „Musíme byť schopní vyrobiť nosnú raketu veľmi rýchlo a veľmi často,“ povedal Beck. "Práve teraz schádza z výrobnej linky jedna raketa každých 30 dní."

S každou raketou vyžadujúcou 10 motorov je potrebné komponenty motora vyrábať vo veľkých objemoch, s veľmi vysokými toleranciami, veľmi rýchlo. „Ak sa pozriete na tradičné výrobné techniky, ktoré by ste použili pri výrobe raketových motorov, tak nie škálovať veľmi dobre.“ Ale 3D tlač umožňuje Rocket Lab vyrábať motor približne každých 24 hodín v škálovateľnom procese.

V budúcnosti má Rocket Lab ešte ambicióznejší časový plán výroby: „Naším cieľom je dostať sa na jednu raketu každý týždeň,“ povedal Beck.

Personalizované doručenie užitočného nákladu

Ak chce spoločnosť vypustiť vlastnú kozmickú loď, najbežnejšou možnosťou je teraz „zdieľanie“ ako napr Malý satelitný program SpaceX v ktorej sa na palube rakety nesie viacero nákladov a sú umiestnené na obežnú dráhu v rovnakej oblasti. Táto metóda má však obmedzenia vrátane problémov s plánovaním a obmedzených možností umiestnenia. Rocket Lab namiesto toho ponúka personalizovanú metódu doručenia, pri ktorej sa jednému konkrétnemu zákazníkovi posiela jeden náklad naraz.

Menšia špecializovaná nosná raketa umožňuje zákazníkom umiestniť svoje užitočné zaťaženie na špecifické obežné dráhy, ako vysvetlil Beck medzi vyhradenými štartmi a spolujazdami: „Ak by ste chceli naložiť autobus plný ľudí a odviezť ich do vinárstva, šli by ste si dať veľký autobus. Ak by ste mali jedného človeka, ktorý sa len potreboval dostať cez mesto, vzali by ste si Uber."

V porovnaní s veľkými nosnými raketami používanými spoločnosťami ako SpaceX sú nosné rakety Rocket Lab oveľa menšie a ponúkajú personalizovanejšie služby. "Sú to rôzne vozidlá na rôzne úlohy," povedal Beck. "Potrebujete malé nosné rakety na zdvíhanie malých nákladov a veľké nosné rakety na zdvíhanie veľkých nákladov."

Vyhradené štarty Rocket Lab sa používajú pre vysoko hodnotné satelity, ktoré ich posielajú spolu s inými kozmickými loďami by bolo príliš veľkým rizikom, rovnako ako pre kozmické lode s citlivými komponentmi alebo s tými, ktoré súvisia s národnými bezpečnosť. Okrem toho má spoločnosť vlastnú štartovaciu rampu umiestnenú na Novom Zélande, prvom komerčnom vesmírnom prístave na južnej pologuli, čo znamená, že má úplnú kontrolu nad harmonogramom svojich štartov. V odvetví, kde sú bežné až ročné oneskorenia, je schopnosť zabezpečiť spustenie projektu podľa plánu obrovskou výhodou.

Tento prístup ponúkania štartov s malým užitočným zaťažením robí vypustenie satelitov dostupnejšie pre širší okruh ľudí, povedal Beck. Štarty Rocket Lab stoja okolo 7,5 milióna dolárov v porovnaní s najlacnejšími alternatívami vyhradených rakiet, ktoré stoja 32 miliónov dolárov.

Zatiaľ najväčšia výzva: misia NASA na Mesiac

Budúci rok uskutoční Rocket Lab svoj doteraz najkomplexnejší štart: NASA CubeSat, ktorý bude vynesený na obežnú dráhu okolo Mesiaca. Satelit CAPSTONE je prvým krokom v zriadení NASA Mesačná brána, kozmická loď na obežnej dráhe okolo Mesiaca, ktorá bude slúžiť ako priestory pre budúce misie na Mars.

Pre tento projekt ide Rocket Lab ďaleko nad rámec svojich typických štartov na nízku obežnú dráhu Zeme. Najprv použije raketu Electron na vynesenie nákladu na obežnú dráhu a potom sa jej satelit Photon odpojí. Satelit má svoj vlastný pohonný systém a v priebehu troch dní vykoná niekoľkonásobné spálenie motora, aby pomaly zvýšil svoju obežnú dráhu. S jedným posledným spálením loď vykoná „trans-lunárnu injekciu“, aby sa oslobodila od zemskej gravitácie a presunula sa na obežnú dráhu okolo Mesiaca.

Akonáhle je plavidlo na ceste k Mesiacu, rozmiestni kozmickú loď NASA CAPSTONE, ktorá použije svoje vlastné motory na pomalé špirálovité približovanie sa k Mesiacu pomocou svojej gravitácie. Tento typ misie vyžaduje extrémny stupeň presnosti, pretože najmenšia odchýlka môže spôsobiť, že plavidlo skončí stovky kilometrov od zamýšľaného cieľa. Bude slúžiť ako základ pre veľkú časť plánovanej infraštruktúry NASA okolo Mesiaca. "Je naozaj dôležité pochopiť túto obežnú dráhu, pochopiť toto prostredie a ako sa tam dostať," povedal Beck. "Je to veľká vec."

Okrem extrémnej potreby presnosti misia pokračuje vo veľmi krátkom časovom horizonte, keďže štart je naplánovaný na začiatok roku 2021. "Je to neuveriteľne rýchla časová os," povedal Beck. „Vo všeobecnosti sa misie na Mesiac merajú v miliardách dolárov a desaťročiach. Robíme to s desiatkami miliónov dolárov za mesiace. Toto je neuveriteľná misia."

Odporúčania redaktorov

• Blue Origin chce vypustiť rakety z nového miesta mimo USA.
• Pozrite si tieto úžasné zábery zo sledovania rakety SpaceX, ktorá sa vracia domov
• Ako sledovať, ako SpaceX v piatok spustí mocný Falcon Heavy
• Raketa SpaceX Starship štartuje v prvom skúšobnom lete, ale exploduje vo vzduchu
• Ako sledovať, ako SpaceX vo štvrtok odpáli rekordnú raketu Starship