NASA在阿爾忒彌斯登月任務(wù)中使用3D打印部件

2022年11月16日，阿爾忒彌斯一號火箭在其試飛中發(fā)射升空并載有三個假人，NASA 的獵戶座飛船部署了四個跨度約 63 英尺的太陽能電池陣列，正走在通往月球的道路上。經(jīng)歷多年的延誤和數(shù)十億的超支，佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射的阿爾忒彌斯一號是一系列日益復(fù)雜的任務(wù)中的第一個，這些任務(wù)將使人類能夠探索月球和火星。

搭載獵戶座太空艙的太空發(fā)射系統(tǒng) (SLS) 月球火箭在幾秒鐘內(nèi)達到 160 公里/小時，由洛克希德馬丁公司制造，沖向天空，證明它是世界上最強大的火箭，能夠比任何其他火箭攜帶更多的有效載荷進入深空。憑借其前所未有的力量和能力，美國宇航局的阿爾忒彌斯一號任務(wù)計劃在月球以外行駛約 40,000 英里，并在 25 天內(nèi)返回地球。

阿波羅的姐姐將重返月球

第一次阿爾忒彌斯任務(wù)在清晨開始，當(dāng)時火箭的四個航天飛機衍生 RS-25 核心級發(fā)動機（由 Aerojet Rocketdyne 制造和升級）點燃，幫助大型 SLS 火箭從發(fā)射臺 39B 升空。四個 RS-25 發(fā)動機設(shè)計用于處理一些最極端的溫度，因為它們移動大量推進劑以產(chǎn)生足夠的能量讓火箭擺脫地球引力，它們有許多 3D 打印部件，這些部件協(xié)作將發(fā)動機的整體生產(chǎn)成本降低近35%，同時保持性能、可靠性和安全性。

Aerojet 總共為 Artemis I 任務(wù)提供了 39 個推進元件（38 個液體發(fā)動機和一個固體火箭發(fā)動機），以及 14 個高壓罐。Aerojet 的大部分推進系統(tǒng)一直在使用金屬增材制造技術(shù)，這項技術(shù)已成為公司的一部分超過二十年。此外，在激光粉末床融合 (LPBF) 等 3D 打印工藝上投入了時間和資源，以成功設(shè)計推進系統(tǒng)并將其集成到各種航天器中。

NASA 斯坦尼斯航天中心 A-1 試驗臺內(nèi)的 RS-25 發(fā)動機熱火試驗

阿爾忒彌斯和更多3D打印部件

此外，兩個固體火箭助推器在飛行的前兩分鐘內(nèi)提供了飛行器 75% 以上的推力。與 RS-25 發(fā)動機一樣，諾斯羅普·格魯曼公司制造的助推器改進了航天飛機項目的傳統(tǒng)部件設(shè)計，并受益于增材制造，使其與 SLS 軌道運載器兼容。

2020 年，諾斯羅普從猶他州海角向肯尼迪航天中心運送了 10 個火箭發(fā)動機部件。馬達部分組裝成兩個固體火箭助推器，昨天進入太空。由諾斯羅普北猶他團隊開發(fā)的雙固體火箭助推器以 720 萬磅的強大推力推動 SLS 飛行器，依靠 3D 打印和計算機建模。 這項技術(shù)在企業(yè)中變得越來越普遍。

固體火箭助推器是 SLS 火箭的第一個堆疊部件，將有助于支撐其余的火箭部件和獵戶座飛船

以傳統(tǒng)為基礎(chǔ)

在核心級分離和大約 40 分鐘的滑行階段之后，SLS 的臨時低溫推進級 (ICPS) 由 Aerojet Rocketdyne 制造的 RL10B-2 發(fā)動機提供動力，產(chǎn)生 24,750 磅的推力，接管了任務(wù)，執(zhí)行了兩次計劃燃燒中的第一次 將獵戶座置于地球上方的穩(wěn)定軌道上。

50 多年來，Aerojet 的 RL10 一直是美國首屈一指的上級火箭發(fā)動機。它被稱為發(fā)射行業(yè)的主力，于 1959 年首次進行測試，并幫助將航天器發(fā)送到我們太陽系中的每個行星，包括航海者一號和新視野號，這是離開地球軌道最快的航天器。RL10B-2 源自最初的 RL10，并結(jié)合了 3D 打印技術(shù)以降低生產(chǎn)成本，同時享受該技術(shù)的性能和設(shè)計能力。

NASA 團隊將 NASA SLS 火箭的 ICPS 與 NASA 肯尼迪航天中心大型 SLS 核心級頂部的運載火箭級適配器 (LVSA) 集成在一起

到達初始軌道后，獵戶座部署了太陽能電池板，工程師開始對航天器的系統(tǒng)進行檢查。然后，在飛行大約一個半小時后，火箭的上級發(fā)動機成功點火了大約 18 分鐘，為獵戶座提供了將其送出地球軌道并飛向月球所需的巨大推動力。

在接下來的幾個小時里，CubeSat 上的一系列 10 項小型科學(xué)調(diào)查和技術(shù)演示從連接上級到航天器的環(huán)展開。每個 CubeSat 都有其任務(wù)，這些任務(wù)有可能填補空間知識空白或展示可能有利于未來探索月球及更遠任務(wù)的設(shè)計的技術(shù)。

獵戶座的服務(wù)艙還將執(zhí)行一系列燃燒中的第一次，以使其在發(fā)射后大約八小時內(nèi)保持在通往月球的航線上。該太空艙預(yù)計將于 11 月 21 日飛越月球，在前往遙遠的逆行軌道（距離月球數(shù)千英里的高度穩(wěn)定的軌道）的途中對月球表面進行比較接近。

2022 年 11 月 16 日，來賓觀看了載有獵戶座飛船的美國宇航局太空發(fā)射系統(tǒng)火箭在阿爾忒彌斯一號飛行試驗中的發(fā)射

“這次成功發(fā)射意味著美國宇航局和我們的合作伙伴正在探索比以往任何時候都更遠的太空，以造福人類，”美國宇航局探索系統(tǒng)開發(fā)任務(wù)理事會副主任吉姆弗里說。

通過阿爾忒彌斯任務(wù)，NASA 將讓第一位女性和第一位有色人種登上月球表面，為長期在月球停留鋪平道路，并作為宇航員前往火星的墊腳石。阿爾忒彌斯的首次發(fā)射標志著近十年來最受關(guān)注的太空計劃之一的開始。如果一切順利，下一個名為阿爾忒彌斯 II 的火箭發(fā)射任務(wù)將不早于 2024 年發(fā)生，屆時將搭載四名宇航員繞月飛行。阿爾忒彌斯 III 隨后將執(zhí)行載人登陸任務(wù)。

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