近幾年,美國一直致力於航空3D列印的計劃,透過不斷的新技術創新將解決更多的太空難題,目前所解決的太空零件列印,已經透過3D列印在太空產生氧氣,已經透過3D列印計劃來獲取更大的成本優勢!
推動太空經濟發展的關鍵在於開發新的太空發動機技術,而一家公司正在為即將到來的太空競賽做好準備。2015年,位於科羅拉多州的初創公司Ursa Major Technologies組建了一支由設計師和工程師組成的專家團隊,以實現其為新興的微衛星和奈米衛星發射市場提供創新推進解決方案的願景。其產品旨在供希望將發動機生產外包而不是現場生產的航空航天初創公司使用。
Ursa Major Tech於2020年在其科羅拉多開發基地生產了數十臺Hadley發動機。圖片由Ursa Major Tech透過Instagram提供。
為了最佳化用於發射和超音速應用的引擎的獨特零件建立,Ursa Major利用增材製造(AM)流程。這家初創公司將注意力集中在最先進的3D列印技術上,這些技術可以從一開始就幫助製造和驅動新一代的航天器。公司的創始人,前SpaceX和Blue Origin的推進工程師Joe Laurienti藉助ANSYS轉向了增材製造技術,模擬和3D設計軟體,以實現分級式內燃機的現代化開發。
該公司成功設計並製造了哈德利(Hadley)和裡普利(Ripley)兩種液氧和煤油燃燒發動機模型,目前正在研發名為Samus的第三臺發動機。透過內部開發的材料和工藝,Ursa Major增材製造了80%的發動機。哈德利(Hadley)是一種5000磅力發動機,能夠發射軌道和亞軌道飛行器,是空軍研究實驗室(AFRL)X-60A計劃的一部分。發射服務提供商Generation Orbit正在根據AFRL小型企業創新研究(SBIR)合同開發X-60A空中發射火箭,該火箭用於高超音速飛行研究。2020年,Generation Orbit完成X-60A整合式車輛推進系統地面測試戰役在佛羅里達州傑克遜維爾舉行。測試執行包括使用Ursa Major的Hadley液體火箭發動機進行冷流和熱火測試。
Ursa Major Tech的Hadley發動機與燃燒器採用3D列印技術製成。圖片由Ursa Major Tech透過Facebook提供。
這家初創公司也是七家從美國國防部獲得SBIR II期合同的公司之一,該合同最高可達750,000美元,可以在2019年高超音速宣傳日舉行的公開創新電話會議上啟動原型。作為任務的一部分,Ursa Major與多家初創公司合作,證明它們可以破壞發射器的垂直整合趨勢,並鼓勵航天器製造商將推進工作外包。它已經與美國航空航天公司Stratolaunch達成協議,該公司已開始建造原型超音速飛行器,該原型機將從世界上最大的飛機上發射。在2020年10月下旬,Stratolaunch說Ursa Major火箭發動機測試已經完成,該測試將使車輛達到5馬赫以上的速度。
新人幻影太空公司還為其引擎提供了Ursa Major的服務。Phantom Space由SpaceX的早期團隊成員和Vector Launch的共同創始人Jim Cantrell創立,是一家新的太空運輸提供商,將專注於微衛星,小型衛星和推進系統的發射服務。該公司已安排使用Ursa Major的發動機為第一枚火箭提供動力,該火箭的直徑約為4英尺,長度約為50英尺,旨在運載1,000磅重的軌道。根據《亞利桑那日報》媒體網站的報道,幻影的第一枚火箭將使用7架Ursa Major發動機進行升空,第二階段將使用一臺發動機,並指出液氧和煤油燃料發動機已經具備飛行資格。
高階推進開發工程師Jacey Coniff正在為測試臺儀器安裝感測管線。圖片由Ursa Major Tech / Kaitlin K Walsh提供。
Ursa Major團隊在其科羅拉多州Berthoud的站點上對引擎進行設計,工程師和組裝,然後再進行測試。該公司在過去兩年中已經生產了數十套推進系統,主要使用直接金屬鐳射燒結(DMLS)3D列印技術。2020年,隨著UB01控制中心的盛大開業,公司擴充套件了測試設施,並啟動了第二個測試臺,Hadley引擎的升級版在2020年第二季度運行了數千秒鐘。 Berthoud校園的擴建計劃將在2021年將其所有場地統一為一個。
為了跟上發動機批次生產的目標,該團隊還在研究Ripley發動機,該發動機不同於Hadley。它是一款35,000磅的發動機,可為擬進入太空軌道的車輛提供助推解決方案。公司還建議,Ripley還利用3D列印和分段燃燒技術,以一定的價格提供行業領先的效能和功率,從而改變航天發射行業。儘管尚未透露,但高能推進式Samus發動機是50,000磅重的液態氫發動機,預計將非常適合中型和重型太空發射應用。
Ursa Major Tech徽標和零件號印在3D列印的Hadley發動機主推力室的側面上。圖片由Ursa Major Tech / Kaitlin K Walsh提供。
2020年12月,Laurienti設法獲得了2530萬美元的新資金,以幫助園區擴張和加快產品開發。總體而言,該公司已成功進行了六輪融資,共籌集了超過4,880萬美元的資金,這些投資者包括Space Angels,該國是SpaceX,Made In Space和Oxford Space Systems等早期太空企業的全國領先資金來源。以及Alsop Louie Partners,Dolby Family Ventures,Alpha Edison和領先的太空投資者Dylan Taylor。
在Ursa Major Tech的Colorado站點對引擎進行熱火測試。圖片由Ursa Major Tech透過Facebook提供。
儘管許多航天公司正在內部開發自己的推進系統,但越來越多的小型衛星發射初創公司正在尋找價格合理,效能良好的發動機。Ursa Major在這裡可以找到繁榮的市場。在過去的五年中,由於與美國國防部簽訂了大筆合同,並且不斷向發射器初創公司出售引擎,該公司獲得了發展動力。勞裡恩蒂(Laurienti)等企業家正在透過預見未來需求並將3D列印技術不斷納入火箭發動機制造領域,從而改變航天工業。隨著越來越多的公司成為離地球生態系統中的重要角色,歷史上令人吃驚地進入太空的成本將繼續降低,從而徹底改變太空活動。