Космический корабль, напечатанный на 3D-принтере

3D-печать начала использоваться в производственных версиях космического оборудования в начале 2014 года, когда SpaceX впервые запустила сборку критически важной двигательной установки во время действующего полета Falcon 9 . Ряд других узлов космического корабля, напечатанных на 3D-принтере, прошел наземные испытания, в том числе высокотемпературные камеры сгорания ракетных двигателей высокого давления. ^{[ 1 ]} а также весь механический каркас и встроенные топливные баки для небольшого спутника . ^{[ 2 ]}

Ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, успешно запустил ракету в космос в 2017 году. ^{[ 3 ]} и выйти на орбиту в 2018 году. ^{[ 4 ]} Ракета, почти на 90% напечатанная на 3D-принтере, была запущена в космос 23 марта 2023 года, но не достигла орбиты. 30 мая 2024 г. стартап Angnikul Cosmos (частный стартап) в Индии совершает прорыв, напечатав с нуля криогенный ракетный двигатель на 3D-принтере.

История

3D-печать начала использоваться в серийных версиях космического оборудования в начале 2014 года. В январе того же года SpaceX впервые запустила ракету Falcon 9 с напечатанным на 3D-принтере корпусом главного клапана окислителя (MOV) в одном из девяти Merlin 1D двигателей . ". Клапан используется для управления потоком криогенного жидкого кислорода в двигатель в физической среде с высоким давлением, низкой температурой и высокой вибрацией. ^{[ 5 ]}

В 2015–2016 годах были наземные испытания других узлов космического корабля, напечатанных на 3D-принтере, включая высокотемпературные камеры сгорания ракетного двигателя высокого давления, а также весь механический каркас и топливные баки для небольшого спутника массой в несколько сотен килограммов. ^{[ 2 ]}

В июне 2014 года компания Aerojet Rocketdyne (AJR) объявила, что они «изготовили и успешно испытали двигатель, полностью напечатанный на 3D-принтере». Двигатель Baby Banton представляет собой двигатель с тягой 22 кН (5000 фунтов силы), работающий на топливе LOX / керосин . ^{[ 6 ]} К марту 2015 года компания AJR завершила серию огневых испытаний компонентов, изготовленных аддитивным способом, для своего полноразмерного AR-1 . ускорительного двигателя ^{[ 7 ]}

Новая United Launch Alliance Vulcan ракета-носитель , первый запуск которой состоится не ранее 2019 года, оценивает возможности 3D-печати для более чем 150 деталей: 100 полимерных и более 50 металлических деталей. ^{[ 8 ]}

К 2017 году ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, успешно запустил ракету в космос , когда 25 мая 2017 года «Электрон» в космос стартовала ракета из Новой Зеландии , которая была первой, оснащенной ракетным двигателем главной ступени, «почти полностью изготовленным с использованием 3D-печати». ." ^{[ 3 ]} Первый успешный орбитальный запуск «Электрона» состоялся 21 января 2018 года. ^{[ 4 ]}

Метано-кислородная ракета Terran 1 , произведенная Relativity Space, примерно на 90% напечатана на 3D-принтере по весу. ^{[ 9 ]} Компания запустила ракету в свой первый испытательный полет 23 марта 2023 года, но он закончился неудачей. После успешного старта он не смог выйти на орбиту из-за неисправности в двигателе верхней ступени после отделения. ^{[ 10 ]}

Приложения

Ракетные двигатели

Двигатель SuperDraco , обеспечивающий систему аварийного запуска и движущую тягу Dragon V2 пассажирской космической капсулы , полностью напечатан и стал первым полностью напечатанным ракетным двигателем . В частности, камера сгорания двигателя напечатана из инконеля , сплава никеля и хрома, с использованием процесса прямого лазерного спекания металлов , и работает при давлении в камере 6900 килопаскалей (1000 фунтов на квадратный дюйм) при очень высокой температуре. Двигатели заключены в печатную защитную гондолу, предотвращающую распространение неисправностей в случае отказа двигателя. ^{[ 11 ]}^{[ 1 ]}^{[ 12 ]} Двигатель SuperDraco развивает тягу 73 килоньютона (16 400 фунтов силы). ^{[ 13 ]} Двигатель прошел полные квалификационные планируется совершить испытания в мае 2014 года, а свой первый орбитальный космический полет в 2018 или 2019 году. ^{[ 5 ]}^{[ 12 ]}

Возможность 3D-печати сложных деталей была ключом к достижению цели снижения массы двигателя. Это очень сложный двигатель, и очень сложно было сформировать все каналы охлаждения, головку форсунки и дроссельный механизм. ... [Способность] «печатать сверхпрочные современные сплавы… имела решающее значение для создания двигателя SuperDraco». ^{[ 14 ]}

Ракетный двигатель для ракеты «Электрон» -носителя почти полностью изготовлен с использованием 3D-печати. ^{[ 3 ]}

Конструкция космического корабля

К 2014 году 3D-печать начала использоваться для печати всей механической конструкции и топливных баков небольшого космического корабля. ^{[ 2 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Крамер, Мириам (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет космический корабль Dragon V2, пилотируемое космическое такси для астронавтов — встречайте Dragon V2: пилотируемое космическое такси SpaceX для путешествий астронавтов» . space.com . Проверено 30 мая 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Диамандис, Питер (26 июня 2014 г.). «Обновление с планетарных ресурсов» . Канал Питера Х. Диамандиса . Планетарные ресурсы . Проверено 30 июля 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Маевски, Кэндис (6 июня 2017 г.). «Ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, открыл новую эру освоения космоса» . Независимый . Архивировано из оригинала 11 июня 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б Кларк, Стивен (21 января 2018 г.). «Rocket Lab доставляет наноспутники на орбиту после первого успешного испытательного запуска» . Космический полет сейчас .
^ Jump up to: ^а ^б «SpaceX запускает в космос 3D-печатную деталь и создает напечатанную камеру двигателя для пилотируемого космического полета» . SpaceX. Архивировано из оригинала 25 августа 2017 г. Проверено 1 августа 2014 г. По сравнению с традиционным литьем, корпус клапана с напечатанным изображением обладает превосходной прочностью, пластичностью и устойчивостью к разрушению при меньшей изменчивости свойств материалов. Корпус MOV был напечатан менее чем за два дня по сравнению с типичным циклом литья, измеряемым месяцами. Обширная программа испытаний клапана, включающая строгую серию запусков двигателя, квалификационные испытания на уровне компонентов и испытания материалов, с тех пор позволила напечатанному корпусу MOV работать взаимозаменяемо с литыми деталями во всех будущих полетах Falcon 9.
^ Красенштейн, Брайан (26 июня 2014 г.). «Aerojet Rocketdyne 3D печатает целый двигатель всего за три части» . 3DПечать . Проверено 8 августа 2014 г.
^ «Aerojet Rocketdyne испытывает горячим огнем компоненты, изготовленные с применением аддитивных технологий, для двигателя AR1, чтобы сохранить поставки в 2019 году» . Аэроджет Рокетдайн. 15 марта 2015 г. Проверено 5 июня 2015 г.
^ Стоун, Джефф (21 апреля 2015 г.). «Ракета Vulcan: план запуска 3D-печати включает более 100 компонентов» . Интернэшнл Бизнес Таймс . Проверено 22 апреля 2015 г.
^ Пространство относительности (август 2020 г.). Terran 1: Руководство пользователя полезной нагрузки, версия 2.0 (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 августа 2021 г.
^ Кнапп, Алекс. «Relativity Space запустила свою первую ракету, напечатанную на 3D-принтере, но не смогла достичь орбиты» . Форбс . Проверено 23 марта 2023 г.
^ Норрис, Гай (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет «Step Change» Dragon «V2 » . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 31 мая 2014 г. Проверено 30 мая 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б Бергин, Крис (30 мая 2014 г.). «SpaceX приоткрывает крышку космического корабля с экипажем Dragon V2» . NASAspaceflight.com . Проверено 30 мая 2014 г.
^ Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.), Проект экологической экспертизы для выдачи компании SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию корабля Dragon Fly на испытательном полигоне МакГрегора, штат Техас, май 2014 г. - Приложения (PDF) , Blue Ridge Research and Consulting, LCC , с. 12 , получено 8 августа 2014 г.
^ Фауст, Джефф (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет свой «космический корабль XXI века » . Журнал НьюКосмос . Проверено 31 мая 2014 г.

[sdc20140529-1] Jump up to: ^а ^б Крамер, Мириам (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет космический корабль Dragon V2, пилотируемое космическое такси для астронавтов — встречайте Dragon V2: пилотируемое космическое такси SpaceX для путешествий астронавтов» . space.com . Проверено 30 мая 2014 г.

[pr20140626-2] Jump up to: ^а ^б ^с Диамандис, Питер (26 июня 2014 г.). «Обновление с планетарных ресурсов» . Канал Питера Х. Диамандиса . Планетарные ресурсы . Проверено 30 июля 2014 г.

[independent20170606-3] Jump up to: ^а ^б ^с Маевски, Кэндис (6 июня 2017 г.). «Ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, открыл новую эру освоения космоса» . Независимый . Архивировано из оригинала 11 июня 2017 г.

[spaceflightnow.com-4] Jump up to: ^а ^б Кларк, Стивен (21 января 2018 г.). «Rocket Lab доставляет наноспутники на орбиту после первого успешного испытательного запуска» . Космический полет сейчас .

[sz20140801-5] Jump up to: ^а ^б «SpaceX запускает в космос 3D-печатную деталь и создает напечатанную камеру двигателя для пилотируемого космического полета» . SpaceX. Архивировано из оригинала 25 августа 2017 г. Проверено 1 августа 2014 г. По сравнению с традиционным литьем, корпус клапана с напечатанным изображением обладает превосходной прочностью, пластичностью и устойчивостью к разрушению при меньшей изменчивости свойств материалов. Корпус MOV был напечатан менее чем за два дня по сравнению с типичным циклом литья, измеряемым месяцами. Обширная программа испытаний клапана, включающая строгую серию запусков двигателя, квалификационные испытания на уровне компонентов и испытания материалов, с тех пор позволила напечатанному корпусу MOV работать взаимозаменяемо с литыми деталями во всех будущих полетах Falcon 9.

[3dp20140626-6] Красенштейн, Брайан (26 июня 2014 г.). «Aerojet Rocketdyne 3D печатает целый двигатель всего за три части» . 3DПечать . Проверено 8 августа 2014 г.

[ajr20150315-7] «Aerojet Rocketdyne испытывает горячим огнем компоненты, изготовленные с применением аддитивных технологий, для двигателя AR1, чтобы сохранить поставки в 2019 году» . Аэроджет Рокетдайн. 15 марта 2015 г. Проверено 5 июня 2015 г.

[ibt20150421-8] Стоун, Джефф (21 апреля 2015 г.). «Ракета Vulcan: план запуска 3D-печати включает более 100 компонентов» . Интернэшнл Бизнес Таймс . Проверено 22 апреля 2015 г.

[relspacePUG2020-9] Пространство относительности (август 2020 г.). Terran 1: Руководство пользователя полезной нагрузки, версия 2.0 (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 августа 2021 г.

[10] Кнапп, Алекс. «Relativity Space запустила свою первую ракету, напечатанную на 3D-принтере, но не смогла достичь орбиты» . Форбс . Проверено 23 марта 2023 г.

[aw20140530-11] Норрис, Гай (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет «Step Change» Dragon «V2 » . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 31 мая 2014 г. Проверено 30 мая 2014 г.

[nsf20140530-12] Jump up to: ^а ^б Бергин, Крис (30 мая 2014 г.). «SpaceX приоткрывает крышку космического корабля с экипажем Dragon V2» . NASAspaceflight.com . Проверено 30 мая 2014 г.

[DragonFlyEAI201403-13] Джеймс, Майкл; Солтон, Александрия; Даунинг, Мика (12 ноября 2013 г.), Проект экологической экспертизы для выдачи компании SpaceX экспериментального разрешения на эксплуатацию корабля Dragon Fly на испытательном полигоне МакГрегора, штат Техас, май 2014 г. - Приложения (PDF) , Blue Ridge Research and Consulting, LCC , с. 12 , получено 8 августа 2014 г.

[nsj20140530-14] Фауст, Джефф (30 мая 2014 г.). «SpaceX представляет свой «космический корабль XXI века » . Журнал НьюКосмос . Проверено 31 мая 2014 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]