RocketLab demokratiserar rymden med mindre, billigare raketuppskjutningar

När du tänker på raketuppskjutningar tänker du förmodligen på stora företag som Boeing eller SpaceX som tillverkar massiva raketer som Starship. Men Rocket Lab tar det motsatta tillvägagångssättet: istället för att bygga större raketer med större nyttolaster, gör det raketer som är mindre, lättare och mer överkomliga. Vi pratade med företagets grundare Peter Beck om hur Rocket Lab använder ny teknik för att göra rymden mer tillgänglig för alla.

3D-utskrift en lätt, högpresterande raketmotor

En sak som Rocket Lab har blivit känt för är dess användning av 3D-utskriftstekniker för att tillverka sin Rutherford-raketmotor. Detta tillvägagångssätt kräver ett helt annat förhållningssätt till design än användningen av tillverkningstekniker som bearbetning. "En del av 3D-utskriftskonsten är att försöka kombinera så många delar och så mycket komplexitet inom dessa delar som möjligt, vilket är motsatsen till traditionell tillverkning," förklarade Beck. "I vissa avseenden gör det monteringen lättare eftersom det är färre delar totalt."

Fördelen med 3D-utskrift av komplexa motordelar är dock inte bara att man sparar tillverkningskostnader utan också betydande viktbesparingar, vilket är en viktig faktor vid raketuppskjutningar. En komplett Rutherford-motor väger bara 20 kg och är en av de högst presterande flytande syre/fotogen motorer tillgängliga, tack vare specialdesignade komponenter som injektorer som kan skrivas ut istället tillverkad. "Du kan skriva ut saker som du inte kan producera på något annat sätt," sa Beck.

Förutom motorerna är vissa andra raketkomponenter som ventilkroppar 3D-utskrivna också. Men Beck tror inte på att använda teknik för sakens skull, och det finns massor av komponenter som det är "absolut meningslöst" för 3D-utskrifter, såsom tankar eller noskoner. Dessa stora, strukturella komponenter kan tillverkas effektivt med andra metoder. Så Rocket Lab är selektiv i sin användning av 3D-utskrift och väljer det bara när det är vettigt. "Vi är brutala om vilka delar vi 3D-printar och vi är inte gifta med processen. Den bästa designen vinner.”

Snabb tillverkning för att göra utrymmet mer tillgängligt

Syftet med denna nya metod för tillverkning av raketer är att göra uppskjutningar tillgängliga för fler människor och företag utanför den typiska rymdindustrin. Rocket Labs kunder har inkluderat organisationer så olika som en grupp av Kaliforniens gymnasieskolor som byggde sin egen satellit, till U.S. Air Force, som använder uppskjutningarna för sitt rymdtestprogram.

"Vårt övergripande uppdrag är att försöka göra utrymmet tillgängligt," sa Beck. Med en växande marknad för små satelliter och nya innovationer för hur man använder rymdfarkoster finns det möjligheter för fler människor än någonsin att vara involverade i rymdbaserad forskning eller affärer möjligheter. Men för att få igång dessa idéer krävs fler bärraketer. "Vi måste kunna tillverka en bärraket mycket snabbt och mycket ofta," sa Beck. "Just nu kommer en raket från produktionslinjen var 30:e dag."

Med varje raket som kräver 10 motorer måste motorkomponenterna produceras i höga volymer, till mycket höga toleranser, mycket snabbt. "Om du tittar på de traditionella tillverkningsteknikerna som du skulle använda för att bygga raketmotorer, så gör de det inte skala mycket bra." Men 3D-utskrift tillåter Rocket Lab att producera en motor ungefär var 24:e timme i en skalbar process.

I framtiden har Rocket Lab en ännu mer ambitiös tidslinje för produktion: "Vi siktar på att komma ner till en raket varje vecka," sa Beck.

Personlig leverans av nyttolast

Om ett företag vill skjuta upp sin egen rymdfarkost är det vanligaste alternativet som används nu en "rideshare" som t.ex SpaceXs smallsat-program där flera nyttolaster bärs ombord på en raket och placeras i omloppsbana i samma region. Men det finns begränsningar för denna metod, inklusive schemaläggningsproblem och begränsade placeringsalternativ. Rocket Lab erbjuder istället en personlig leveransmetod där en nyttolast skickas upp åt gången för en specifik kund.

Att ha en mindre dedikerad bärraket tillåter kunder att placera sina nyttolaster i specifika banor, som Beck förklarade skillnaden mellan dedikerade lanseringar och samåkning: "Om du ville lasta upp en buss full med människor och ta dem till en vingård, då skulle du gå och hämta en stor buss. Om du hade en person som bara behövde ta sig över staden, då skulle du ta en Uber."

Jämfört med stora bärraketer som används av företag som SpaceX, är Rocket Labs bärraketer mycket mindre och erbjuder en mer personlig service. "Det är olika fordon för olika jobb," sa Beck. "Du behöver små bärraketer för att lyfta små nyttolaster och stora bärraketer för att lyfta stora nyttolaster."

Rocket Labs dedikerade uppskjutningar används för högvärdiga satelliter, där de skickas tillsammans med andra rymdfarkoster skulle vara för stor risk, liksom för rymdfarkoster med ömtåliga komponenter eller sådana som är relaterade till nationella säkerhet. Dessutom har företaget en egen uppskjutningsramp belägen i Nya Zeeland, den första kommersiella rymdhamnen på södra halvklotet, vilket innebär att man har fullständig kontroll över schemat för sina uppskjutningar. I en bransch där förseningar på upp till ett år är vanliga är det en stor fördel att kunna se till att ett projekt lanseras enligt tidtabell.

Detta tillvägagångssätt att erbjuda uppskjutningar med liten nyttolast gör uppskjutningen av satelliter mer överkomlig för ett bredare spektrum av människor, sa Beck. Rocket Labs uppskjutningar kostar cirka 7,5 miljoner dollar, jämfört med de billigaste alternativen för dedikerade raketuppskjutningar som kostar 32 miljoner dollar.

Den största utmaningen hittills: Ett NASA-månuppdrag

Nästa år kommer Rocket Lab att utföra sin mest komplexa uppskjutning hittills: En NASA CubeSat som kommer att levereras i omloppsbana runt månen. CAPSTONE-satelliten är det första steget i att NASA etablerar sin Lunar Gateway, ett rymdskepp i omloppsbana runt månen som kommer att fungera som uppställningsområde för framtida uppdrag till Mars.

För detta projekt går Rocket Lab långt utöver sina typiska uppskjutningar i låg omloppsbana om jorden. Den kommer först att använda en elektronraket för att skjuta upp nyttolasten i omloppsbana, och sedan kommer dess Photon-satellit att lossna. Satelliten har sitt eget framdrivningssystem, och under en period på tre dagar kommer den att utföra flera motorbrännor för att långsamt öka sin omloppsbana. Med en sista bränning kommer farkosten att utföra en "trans-lunar injektion" för att bryta sig loss från jordens gravitation och för att röra sig och in i omloppsbana runt månen.

När farkosten väl är på väg till månen kommer den att placera ut rymdfarkosten NASA CAPSTONE som kommer att använda sina egna motorer för att sakta spiralera in till månen med sin gravitation. Denna typ av uppdrag kräver en extrem grad av noggrannhet eftersom den minsta avvikelsen kan göra att en farkost hamnar hundratals mil från sitt avsedda mål. Det kommer att fungera som grund för mycket av NASA: s planerade infrastruktur runt månen. "Det är verkligen viktigt att förstå den omloppsbanan, att förstå den miljön och hur man tar sig dit," sa Beck. "Det är en stor sak."

Förutom ett extremt behov av noggrannhet fortsätter uppdraget på en mycket kort tidslinje eftersom lanseringen är inriktad på början av 2021. "Det är en otroligt snabb tidslinje," sa Beck. "I allmänhet mäts uppdrag till månen i miljarder dollar och decennier. Vi gör det med tiotals miljoner dollar på månader. Det här är ett otroligt uppdrag.”

Redaktörens rekommendationer

• Blue Origin vill skjuta upp raketer från ny sajt utanför USA
• Se den här fantastiska spårningsfilmen av en SpaceX-raket som kommer hem
• Så här ser du SpaceX lansera mäktiga Falcon Heavy på fredag
• SpaceX Starship-raketen avfyras i första testflygning, men exploderar i luften
• Hur man ser SpaceX skjuta upp en rekordstor Starship-raket på torsdag