引擎全 3D 列印的微火箭 Electron 創 3 項第一,引領太空貨運新紀元

半小時前 上傳下載附件 (39.31 KB)前陣子太空科技新聞無不報導巨大的 Falcon Heavy 火箭發射成功,然而火箭尺寸除了往大發展,近日迷你火箭界也有不可忽視的佳績。半小時前 上傳下載附件 (86.2 KB)最近日本在 2 月 3 日下午發射全世界最迷你的火箭 SS-520 五號機,大約跟電線桿一樣大,SS-520 把大學生打造的迷你衛星 TRICOM 1R (基於開放硬體的立方衛星 UPSat )成功送上太空軌道,達成發送人造衛星成功的最小火箭世界紀錄,不過這只是日本經濟產業省牽成的非商業計畫。這樣小型火箭越來越受到歡迎,為什麼呢?跟小型衛星的發展有很大關係,尤其是略同電腦主機大小 3~5 公斤重的立方衛星,價格便宜大學生即可自行打造。這樣小小的衛星以載重數噸的大火箭送到太空很不經濟,必須跟他人成果集貨起來一起發射才劃算。然而:大火箭發射的航期,間隔比較長小衛星的優先度比不上大衛星與其他大型酬載風險:如果發射失敗,一次百來顆的微型衛星就毀於一射如果有公司提供運費便宜( SpaceX 已經是業界最便宜,「運費」也要 5,500 萬美元)、發射頻率又比較高的小型火箭就好了,而 Rocket Lab 就是其中佼佼者。▲ 1 月 21 日「Still Testing」任務 Electron 發射成功。太空公司?貨運公司?Rocket Lab 是紐西蘭的私人太空公司 ,在更早的 1 月 21 日成功發射了 Electron 火箭,把 3 顆迷你衛星送上軌道。幾天前這個發射新聞一閃而過,可能大家很快就一樣了吧?其實這火箭創下了 3 項新的世界紀錄──世界第一支電控引擎的火箭、第一支碳纖維火箭、第一支從南半球發射的火箭。火箭發射業可說是一門貨運生意,如果說 SpaceX、ULA 提供貨櫃車級的運送服務,那麼 Rocket Lab 大概就是小貨車等級的業者。更進一步,Rocket Lab 跟 ULA 一樣提供線上客製化購物車(筆者過去有分享過 ULA 的購物車),表單填好付費完成,就可以在指定時間把你的小型衛星(smallsat,100公斤以下 )或立方衛星(cubesat,1 到 3 台電腦主機的大小, 約 3~10 公斤,前述 UPSat 即是)發送到太空軌道。此外,比起 ULA ,Rocket Lab 提供了更貼心的服務,其網站有提供專門的手機版介面,用手機也可以輕易下單。半小時前 上傳下載附件 (16.87 KB)▲ Q1 的航班已經被預訂 60%。半小時前 上傳下載附件 (15.87 KB)▲ 給你的小小衛星挑機位,最低運費只要 7.7 萬美元。哇~幾個大學生自製一個迷你衛星,然後跟 Rocket Lab 填寫貨運單就可以把衛星打上太空耶,先不急,我們是不是應該要先了解一下 Rocket Lab 的貨運車,喔不,是載貨火箭 Electron 的能耐呢?Electron 火箭的設計與製造Electron 是兩段式火箭,高 17 公尺、直徑 1.2 公尺,承載重量是 150 ~225 公斤,也就是說 Electron 大約有 6 層樓高,比日本的 SS-520 大一些也可以載得更多。火箭主體採用輕量碳纖維複合材料製成,設計目的是把常規 150 公斤的物品發送到離地 500 公里高的太陽同步軌道。半小時前 上傳下載附件 (179.9 KB)▲ Electron 火箭的黑色外殼是因為採用碳纖維複合材質。火箭動力來自 Rocket Lab 自行開發的拉塞福(Rutherford) 液態燃料引擎,引擎名稱是紀念紐西蘭已故著名物理學家歐尼斯特·拉塞福(Ernest Rutherford ,物理課本裡的那一位)。一顆拉塞福引擎的重量只有 35 公斤,材質是鈦合金,在設計上,其燃料供給控制迥異於傳統火箭,是透過電控以鋰聚合物與馬達的組合來運作幫浦(electric-pump feed cycle),把燃料與氧化劑打進燃燒室產生推力,而且軟體控制取代了傳統的硬體控制,比起傳統氣體產生器循環式(gas-generator cycle )50% 的效率 ,拉塞福引擎可以達到 95% 的燃燒效率,附帶的缺點只有一個──額外要多負擔電池組的重量。半小時前 上傳下載附件 (24.77 KB)▲ 拉塞福引擎。火箭的第一段(升空用)用了 9 顆拉塞福引擎,第二段則用了一顆變體版拉塞福引擎(提升在真空中移動的能力),第一段合計可以產生 162 kN(千牛頓)的推力離地升空,最高峰可以產生 192 kN 的推力,單位推進率(Specific Impulse,ISP)方面有 303 秒(ISP 值越高,表示火箭的燃料利用效率越好);第二段的引擎推力則是 22 kN,單位推進率 ISP 達 333 秒。生產上,拉塞福引擎完全由 3D 列印製造而成,印一顆只需要 24 小時,比起傳統火箭引擎,製造時間與費用都大為降低,但有著很優異的性能。可靠性方面,在 1 月 31 日,拉塞福引擎達成了 500 次,累計共 19,000 秒的運行紀錄。▲ 拉塞福引擎的地面測試影片。Electron 火箭的酬載倉也有特別設計,火箭尖端—酬載整流罩(Payload Fairing),設計是要能在太空把酬載從主體解體開來,而這些酬載是在發射站組裝到火箭上,這跟傳統火箭程序一樣。不過 Rocket Lab 設計出了酬載外掛模組(Plug-In Payload ),顧客可以帶回,選擇以自己的設施與人員來準備酬載,準備完密封好後再送回 Rocket Lab ,幾小時內就可以裝進 Electron 火箭。這個嶄新作法大為降低瀑布式作業流程延遲的風險,而且讓顧客可以自行準備酬載來待機。半小時前 上傳下載附件 (34.79 KB)▲ 酬載整流罩。1 月 21 日 Electron 成功發射且順利進入太空軌道,這開啟了小型商業火箭發射的新紀元,未來小公司如果要開發手機 App 搭配太空中自己打造的小衛星作連線,應該也不是難事吧?除此之外,參加 Google 登月大賽的矽谷 Moon Express 團隊宣稱他們將在今年登月,而他們的夥伴就是 Rocket Lab,如果成真的話,那將達成另外一個新紀錄──登月計畫最小的火箭,我們就拭目以待吧。半小時前 上傳下載附件 (21.83 KB)▲ 「Its a Test」任務發射升空。分享收藏0分享

更多內容都在以下位置:
||||||||||||||||||

發表迴響

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *