RocketLab демократизує космос за допомогою менших і дешевших запусків ракет

Коли ви думаєте про запуски ракет, ви, ймовірно, думаєте про величезні компанії, такі як Boeing або SpaceX, які виробляють масивні ракети, такі як Starship. Але Rocket Lab дотримується протилежного підходу: замість того, щоб будувати більші ракети з більшим корисним навантаженням, вони створюють менші, легші та доступніші ракети. Ми поговорили із засновником компанії Пітером Беком про те, як Rocket Lab використовує нові технології, щоб зробити космос доступнішим для всіх.

3D-друк легкого високопродуктивного ракетного двигуна

Rocket Lab прославилася завдяки використанню технологій 3D-друку для виробництва свого ракетного двигуна Rutherford. Цей підхід вимагає зовсім іншого підходу до проектування, ніж використання таких виробничих технологій, як механічна обробка. «Частиною мистецтва 3D-друку є спроба поєднати якомога більше частин і якомога більше складності в цих частинах, що є протилежністю традиційному виробництву», — пояснив Бек. «У деяких аспектах це полегшує збірку, оскільки загальна кількість деталей менша».

Перевагою 3D-друку складних деталей двигуна є не тільки економія виробничих витрат, але й значна економія ваги, що є важливим фактором при запусках ракет. Повний двигун Резерфорда важить лише 20 кг і є одним із найефективніших на рідкому кисні/гасі доступні двигуни, завдяки спеціально розробленим компонентам, таким як інжектори, які можна надрукувати, а не виготовлені. «Ви можете друкувати речі, які не можете виготовити іншим способом», — сказав Бек.

Крім двигунів, деякі інші компоненти ракети, такі як корпуси клапанів, також друкуються на 3D. Але Бек не вірить у використання технології заради неї, і є багато компонентів, які «абсолютно немає сенсу» 3D-друкувати, наприклад баки чи носові конуси. Ці великі структурні компоненти можна ефективно виготовити за допомогою інших методів. Тому Rocket Lab вибірково використовує 3D-друк, обираючи його лише тоді, коли це має сенс. «Ми жорстоко ставимося до того, які частини ми друкуємо на 3D, і ми не причетні до процесу. Перемагає найкращий дизайн».

Швидке виробництво, щоб зробити простір доступнішим

Мета цього нового підходу до виробництва ракет — зробити запуски доступними для більшої кількості людей і компаній за межами типових космічних галузей. Клієнти Rocket Lab включають різноманітні організації Каліфорнійські середні школи, які створили власний супутник, для ВПС США, які використовують запуски для своєї програми космічних випробувань.

«Наша загальна місія — спробувати зробити космос доступним», — сказав Бек. Із зростаючим ринком малих супутників і новими інноваціями щодо того, як використовувати космічні кораблі, вони є можливості для більшої кількості людей, ніж будь-коли, брати участь у космічних дослідженнях або бізнесі можливості. Але щоб реалізувати ці ідеї, потрібно більше ракет-носіїв. «Ми повинні бути в змозі виробляти ракету-носій дуже швидко і дуже часто», — сказав Бек. «Зараз одна ракета сходить з конвеєра кожні 30 днів».

Оскільки для кожної ракети потрібно 10 двигунів, компоненти двигуна потрібно виробляти у великих обсягах, з дуже високими допусками, дуже швидко. «Якщо ви подивитеся на традиційні технології виробництва, які ви б використовували для створення ракетних двигунів, вони не дуже добре масштабується». Але 3D-друк дозволяє Rocket Lab виготовляти двигун приблизно кожні 24 години в масштабованому процесі.

У майбутньому Rocket Lab має ще більш амбітний графік виробництва: «Ми прагнемо скоротитись до однієї ракети щотижня», — сказав Бек.

Персоналізована доставка корисного навантаження

Якщо компанія хоче запустити власний космічний корабель, найпоширенішим варіантом, який зараз використовується, є «спільна поїздка», наприклад Програма SmallSat від SpaceX в якому декілька корисних вантажів переносяться на борт ракети та виводяться на орбіту в одному регіоні. Але у цього методу є обмеження, зокрема проблеми з плануванням і обмежені можливості розміщення. Натомість Rocket Lab пропонує персоналізований метод доставки, за якого один корисний вантаж надсилається за раз для одного конкретного клієнта.

Наявність меншої спеціальної ракети-носія дозволяє клієнтам розміщувати свої корисні вантажі на певних орбітах, як пояснив Бек різницю між спеціальними запусками та спільними поїздками: «Якби ви хотіли завантажити повний автобус людей і відвезти їх на виноробню, тоді ви пішли б і купили великий автобус. Якби у вас була одна людина, якій просто потрібно було переїхати містом, ви б сідали на Uber».

Порівняно з великими ракетами-носіями, які використовують такі компанії, як SpaceX, ракети-носії Rocket Lab набагато менші та пропонують більш персоналізовані послуги. «Це різні транспортні засоби для різних робіт, — сказав Бек. «Вам потрібні малі ракети-носії для підйому малих корисних вантажів, і великі ракети-носії для підйому великих корисних вантажів».

Спеціальні запуски Rocket Lab використовуються для високоцінних супутників, у яких вони надсилаються разом з іншими космічними апаратами було б надто великим ризиком, а також для космічних кораблів із делікатними компонентами або тих, які пов’язані з національними безпеки. Крім того, компанія має власний стартовий майданчик, розташований у Новій Зеландії, першому комерційному космодромі в південній півкулі, що означає, що вона повністю контролює графік своїх запусків. У галузі, де затримки до року є звичайним явищем, можливість забезпечити запуск проекту вчасно є величезною перевагою.

Такий підхід, що передбачає запуски невеликого корисного навантаження, робить запуск супутників більш доступним для ширшого кола людей, сказав Бек. Запуски Rocket Lab коштують близько 7,5 мільйонів доларів, у порівнянні з найдешевшими альтернативами для спеціальних запусків ракет, які коштують 32 мільйони доларів.

Найбільший виклик: місія НАСА на Місяць

Наступного року Rocket Lab здійснить свій найскладніший запуск: NASA CubeSat, який буде доставлено на орбіту навколо Місяця. Супутник CAPSTONE є першим кроком у створенні NASA Місячні ворота, космічний корабель на орбіті навколо Місяця, який буде служити плацдармом для майбутніх місій на Марс.

Для цього проекту Rocket Lab виходить далеко за рамки типових запусків на низьку навколоземну орбіту. Спочатку він використовуватиме ракету Electron, щоб вивести корисний вантаж на орбіту, а потім його супутник Photon від’єднається. Супутник має власну силову установку, і протягом трьох днів він буде запускати кілька двигунів, щоб повільно збільшити свою орбіту. Після останнього спалювання корабель виконає «трансмісячну ін’єкцію», щоб звільнитися від гравітації Землі та переміститися на орбіту навколо Місяця.

Коли корабель вирушить на Місяць, він розгорне космічний корабель NASA CAPSTONE, який використовуватиме власні двигуни, щоб повільно рухатися до Місяця за допомогою сили тяжіння. Цей тип місії вимагає надзвичайної точності, оскільки найменше відхилення може призвести до того, що корабель опиниться за сотні миль від наміченої цілі. Він стане основою для більшої частини запланованої інфраструктури NASA навколо Місяця. «Дуже важливо зрозуміти цю орбіту, зрозуміти це середовище та те, як туди потрапити», — сказав Бек. «Це велика справа».

Окрім надзвичайної потреби в точності, місія виконується в дуже короткий термін, оскільки запуск запланований на початок 2021 року. «Це неймовірно швидкий графік, — сказав Бек. «Загалом місії на Місяць вимірюються мільярдами доларів і десятиліттями. Ми робимо це з десятками мільйонів доларів місяцями. Це неймовірна місія».

Рекомендації редакції

• Blue Origin хоче запускати ракети з нового місця за межами США
• Подивіться цей приголомшливий запис відстеження ракети SpaceX, яка повертається додому
• Як дивитися, як SpaceX запускає могутній Falcon Heavy у п'ятницю
• Ракета SpaceX Starship запускається в перший тестовий політ, але вибухає в повітрі
• Як подивитися, як SpaceX запустить рекордну ракету Starship у четвер