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3D打印火箭推进器可改变小型航天器产业

行业资讯 | 2018-04-04 247

  随着时间的推移,3D打印已经在航空工业中占据了一席之地,该技术被用于制造火箭发动机和部件、卫星等等。即使燃料本身也可以3D打印,这就是犹他州州立大学研究生最近做的一个由NASA发送到太空的实验。


  该实验由航天工程研究生Marc BulcherZac LewisRob Stoddard以及航天工程教授Stephen Whitmore设计和制造。它涉及一种新型推进器,由Whitmore公司开发并获得专利,并使用ABS打印。推进器不会将火箭升空到太空,而是将它们定位在零重力下。USU团队开发的推进器不会燃烧传统的液体火箭燃料,而是由塑料本身来提供燃料。

  Bulcher说:“绝大多数用于太空推进的液体火箭燃料都是非常危险和有毒的。例如,肼就是控制卫星和小型航天器的推进器。肼具有致癌性,制造成本高,并带来许多安全和环境方面的挑战。”

  根据Whitmore的说法,3D打印使团队能够“将某些可打印塑料混合成具有火箭燃料优势特性的材料”。



  “我们能够设计出一些相当有趣的塑料,事实证明,它制造出真正非常好的火箭燃料,”他说。“事实上,我们正在使用您用来制作乐高玩具的相同材料打印我们的燃料材料。”

  Bulcher于2016年开始与Whitmore合作,其起初并不十分清楚液体无油推进器的概念。

   “这对我来说没什么意义,”Bulcher说。“所以我对它的化学作了更多的研究。这些塑料与碳氢化合物非常相似,并且在热压的作用下,它们会燃烧。”


  为了测试推进器,该团队将其中的两个安装在大型探空火箭内部的一个小型测试架上。当火箭到达正确的高度时,中间部分掉下来,将推进器暴露在太空真空中。Whitmore说,测试成功了,每个推力器发射了5次。

  最近,作为携带推进器和其他三所大学的实验的本科生学习计划项目(USIP)的一部分,NASAWallops飞行设施发射了一枚火箭。火箭在太空中飞行约七分钟,达到107英里的高度,然后伞投回到地球并降落在大西洋中。

   USU团队的下一步是确定推进器的废气是否污染了附近的光学传感器。根据Whitmore的说法,如果他们开始燃烧干净,他们可以改变制造小型宇宙飞船推进器的方式。他说,他们开发的推进剂不会完全取代肼,它们也不会取代用来发射火箭的更强大的燃料,但它们可以代表一种新的更便宜、更环保、更灵活的方式来驱动推进器的发展。

  “这是美国研制的环保推进剂首次在太空进行了飞行测试,”Whitmore说。“对我们来说,这是一个激动人心的时刻,因为这给了我们学生无与伦比的行业经验,同时我们正在开发一些能够彻底改变小型航天器行业的东西。”