北京時間1月19日晚11點30分，SpaceX公司獵鷹9號火箭發(fā)射升空，隨后成功進行“載人版龍飛船”在空中逃逸試驗。這意味著SpaceX距離首次發(fā)射載人獵鷹9號火箭的目標又近了一步，屆時SpaceX將成為首個進行載人發(fā)射的私營航天企業(yè)，馬斯克曾經(jīng)許下的火星殖民計劃又近了一步。

       火箭空中解體是為計劃試飛的一部分，旨在驗證SpaceX應(yīng)對火箭災(zāi)難性事故的能力。這項測試名為飛行中止測試，是SpaceX滿足NASA商業(yè)載人項目的最后重要里程碑之一。而3D打印在關(guān)鍵技術(shù)層面上成為堅固且高性能的發(fā)動機零件的有力保障。

來源：SpaceX

 成功可預(yù)測

      NASA的項目旨在開發(fā)新型美國制造的航天器，重新將NASA宇航員送入太空。過去六年來，SpaceX一直在為該項目開發(fā)一艘名為“載人版龍飛船（Dragon2）”的航天器，該航天器由獵鷹9號發(fā)射，可以將NASA宇航員送往國際空間站，或接回地球。作為開發(fā)過程的一部分，SpaceX必須進行多次試驗，以證明其航天器不僅安全，也有能力完成飛行任務(wù)。

而事實證明，SpaceX不辱使命，成功完成了飛行中止測試。而在這可預(yù)測的成功背后，3D打印技術(shù)扮演了關(guān)鍵的角色。

來源：SpaceX

      3D打印技術(shù)已成為航天制造機構(gòu)搶灘下一代經(jīng)濟性、可重復(fù)利用火箭發(fā)動機的重要“籌碼”。國際上這些商業(yè)化航天企業(yè)在高性能火箭發(fā)動機部件制造中大膽嘗試著3D打印技術(shù)。關(guān)于3D打印對火箭制造行業(yè)的革新作用， SpaceX首席設(shè)計師兼首席執(zhí)行官馬斯克有著精辟的觀點：通過3D打印，可以以傳統(tǒng)制造方法的一小部分成本和時間就能制造出堅固且高性能的發(fā)動機零件。

視頻：馬斯克講解3D打印對航天制造的顛覆性

        通過3D打印來創(chuàng)建高性能的火箭零件，SpaceX正在推動增材制造的極限，以期使Falcon 9火箭、Dragon飛船以及Starship火箭比以往任何時候都更加可靠，強大和高效。

SpaceX于2013年就成功通過EOS金屬3D打印機制造SuperDraco火箭發(fā)動機引擎室，使用了鎳鉻高溫合金材料。與傳統(tǒng)的發(fā)動機制造技術(shù)相比，使用增材制造不僅能夠顯著地縮短火箭發(fā)動機的交貨期和并降低制造成本，而相比傳統(tǒng)制造發(fā)動機的成本，而且可以實現(xiàn)“材料的高強度、延展性、抗斷裂性和低可變性等”優(yōu)良屬性。這是一種非常復(fù)雜的發(fā)動機，其中所有的冷卻通道、噴油頭和節(jié)流系統(tǒng)都很難制造。EOS能夠打印非常高強度的先進合金,是創(chuàng)造SuperDraco發(fā)動機的關(guān)鍵。

EOS金屬3D打印機制造SuperDraco火箭發(fā)動機引擎室

      SuperDraco發(fā)動機為Dragon龍飛船的發(fā)射逃生系統(tǒng)提供了動力，并使該運載器能夠以精確的精度推進降落在地球上（并可能在未來的另一個星球上降落）。通過選區(qū)激光熔化金屬3D打印工藝制造，鎳鉻高溫合金材料提供了高強度、韌性，及可靠性。而發(fā)射所用的Falcon 9火箭具有3D打印的氧化劑閥體（MOV）主體，該閥門在低溫溫度和高振動條件下成功運行。與傳統(tǒng)的鑄造零件相比，3D打印用于制造火箭氧化劑閥體具有卓越的強度，延展性和抗斷裂性，并且材料特性的可變性較低。與以月為單位的典型鑄造周期相比，MOV閥體的3D打印時間不到兩天。此后，該閥門的廣泛測試程序包括一系列嚴格的發(fā)動機點火，組件級資格測試和材料測試，從而使3D打印的MOV閥體可以在所有Falcon 9火箭上使用。

圖片：SpaceX 3D打印的氧化劑閥體

       根據(jù)馬斯克所述，登陸火星需要兩大關(guān)鍵：“BFR超級火箭”和“BFS超級飛船”。火箭將飛船送出地球后，會像獵鷹9號火箭一樣返回地球，留飛船在外太空等待。援引“量子位”的報道，1分鐘24秒左右，火箭速度超過1600公里/小時，引擎熄火，太空艙上的八個推進器同時點火，并達到最大推力，太空艙彈射而出。

而獵鷹9號，在向下墜落的過程中，完成了歷史使命——按計劃爆炸。

2分25秒后，太空艙與推進器分離，呈自由落體狀向大西洋墜落。

4分45秒后，兩個降落傘展開：

5分36秒，4個降落傘拋出，20秒后完全展開。

9分02秒之后，太空艙完美落到大西洋中。

      根據(jù)馬斯克，飛船飛向火星的過程中，會展開太陽能電池板產(chǎn)生200kW源源不斷的電能，速度可達6.2萬英里/小時，表面溫度將升至1650度，隨后開啟反沖引擎，降落在火星表面，完成火星登陸任務(wù)。為了把更多的人送上火星，必須得努力降低成本。除了實現(xiàn)火箭的重復(fù)使用，在馬斯克充滿野心的廉價航天版圖中，載人飛船的可重復(fù)使用也是十分重要的一環(huán)。于是，馬斯克又打起了逃逸塔的主意。要知道，為了保證航天人員的人身安全，逃逸塔是標配，但就實際情況來看，其使用頻率極低，不得不在每次發(fā)射中都丟掉一個逃逸塔，浪費成本。于是，馬斯克再一次選擇不走尋常路，做出了一系列重大改變。要實現(xiàn)重復(fù)使用，SpaceX 的載人龍飛船第一步就是舍棄逃逸塔，在飛船四周配備了 8 臺 SuperDraco 發(fā)動機，實現(xiàn)了“自帶逃逸系統(tǒng)”，在逃逸甚至是返回落地時可以隨時啟動。

      其中每臺 SuperDraco 發(fā)動機都可產(chǎn)生 1 萬 5 千磅的推力。8 臺 SuperDraco 同時點火產(chǎn)生的推力可在 1.2 秒內(nèi)將飛船從 0 加速至 100 英里/小時，最高速度可達到 345 英里/小時。與此同時，載人龍飛船配備了可更換隔熱罩。其他飛船在返程進入大氣層時，必須借助隔熱罩摩擦減速和燒蝕降溫，導(dǎo)致飛船無法重新使用；而載人龍飛船則重新設(shè)計了飛船隔熱罩，實現(xiàn)了模塊化更換，為飛船重復(fù)使用打下基礎(chǔ)。

此外，為了降低成本，載人龍飛船還通過材料技術(shù)上的突破，讓飛船自己在大氣中飛行時具備足夠的保護能力，擺脫了對整流罩的依賴。

圖片：特斯拉Model X成為在SpaceX任務(wù)中運輸NASA宇航員的新型官方交通工具

     而作為掌管SpaceX和特斯拉兩家公司的馬斯克，沒有忘記將特斯拉與SpaceX的品牌形象作出巧妙的連接。在此次飛行中止測試的彩排環(huán)節(jié)，特斯拉Model X也取代了NASA以往的交通巴士，成為SpaceX任務(wù)中運輸NASA宇航員的新型官方交通工具。

       除了北京時間1月19日的逃逸試驗，1月7日，馬斯克創(chuàng)辦的SpaceX用一枚第四次重復(fù)使用芯級的獵鷹9號火箭，成功將第三批星鏈（Starlink）計劃的60顆寬帶通信衛(wèi)星送進了太空，加上此前兩次發(fā)射的120顆星鏈衛(wèi)星，馬斯克名下的在軌衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)約有180顆，成為在太空中擁有最大星座的人。

(責(zé)任編輯：admin)

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