Rocket Lab：将重新发射已回收的3D打印发动机，实现火箭的可重复使用！

"There and Back Again" 是由新西兰航天公司Rocket Lab发起的一个计划，旨在将火箭送入太空并将其返回地球以进行再利用。这个计划包括Rocket Lab的Electron火箭，这是一种小型、轻量级的运载火箭，用于将小型卫星送入轨道。通过"There and Back Again"计划，Rocket Lab希望能够实现Electron火箭的回收，以便减少太空垃圾和成本，并为日后的太空任务提供更多可重复使用的资源。



作为  "There and Back Again" 这个计划的一部分， Rocket Lab将发射经过回收的3D打印Rutherford(卢瑟福)发动机(该发动机之前于2022 年5月发射)。在经过了大量的资格和验收测试，包括多次全功率运行测试，回收的发动机在这些测试中表现的很好，并与新的发动机保持同等的性能水平，这证明了回收的发动机可以重新飞行。Rocket Lab 的推进团队现在正着手准备此款发动机的重新飞行，计划于2023年第三季度升空。


△Rocket Lab的Electron运载火箭从 Launch Complex 1 升空，然后返回地球进行海洋着陆和回收。

Rutherford发动机由 Rocket Lab 设计和制造，是世界上第一台 3D 打印和电动泵送轨道火箭发动机。自 Rocket Lab 于 2017 年发射第一颗 Electron（两级、部分可重复使用的小型火箭）以来，已有 350 台Rutherford发动机被送入太空，使其成为美国最可靠、飞行频率最高的轨道火箭发动机之一。

增材制造在Rutherford发动机制造中的优势
●据该公司称，Rutherford发动机的生产得益于增材制造的主要部件，如燃烧室、喷射器、泵和主推进剂阀门。这些部件可以在 24 小时内打印出来，与传统的生产方法相比，大大缩短了生产时间，同时能够进行快速迭代设计、降低制造成本和提高性能的能力。

●3D 打印Rutherford发动机的优势之一是它能够产生比传统发动机更高的推重比和更高的燃油效率，这有助于提高火箭实验室火箭的整体性能。此外，这位新西兰企业家强调了创新和新技术在推动航天工业发展和成功方面的作用，他认为 3D 打印是这一趋势的重要组成部分。

●Rocket Lab 与多家 3D 打印公司合作生产火箭部件，其中包括Carpenter Technology的金属粉末，EOS为Rutherford发动机 3D 打印发动机燃烧室和喷嘴。依靠SLM Solutions的选择性激光熔化 (SLM) 机器来 3D 打印各种小部件，包括阀体、支架和配件，以及 Renishaw的直接金属激光烧结 (DMLS) 平台来 3D 打印Rutherford喷油器。

Rocket Lab 与这些 3D 打印公司的合作伙伴关系使他们能够获得最新、最先进的 3D 打印技术。


△Electron火箭被回收，Rutherford发动机状态良好。

Rutherford发动机用于Electron运载火箭的第一级和第二级，第一级有九台发动机，第二级有一台真空优化发动机。重新飞行该发动机是 Rocket Lab 恢复硬件计划的最新里程碑。Rocket Lab 一直在迭代开发和并行测试两种重用方法：

●一个是海上回收，Electron 的第一级在降落伞下返回地球，以进行软海洋溅落和乘船回收。

●另一种方法是半空中回收，其中 Electron 的第一级在降落伞下返回地球时由一架专用直升机在空中接住。

经过验证，Electron 可以承受海洋飞溅，工程师希望未来的完整级能够通过重新飞行的资格和验收测试，并进行最少的翻新。

因此，Rocket Lab 正在推进海上作业，将其作为回收Electron以重新飞行的主要方法。预计这将使适合回收的 Electron 任务数量从大约 50% 增加到 60% - 70% 之间。


△Electron火箭被回收，Rutherford发动机状态良好。

小型火箭的可重复使用性极具挑战性，因为它们没有大型火箭实现推进着陆所需的燃料余量。然而，尽管存在这一重大技术障碍，Rocket Lab一直坚持可重复使用计划，并证明可以将小型火箭带回家并像新发动机一样运行。


△Electron火箭被回收，Rutherford发动机状态良好。

火箭可重用性的意义
从降低成本到节约资源，可重用性已成为航天工业中越来越重要的概念。传统上，太空任务发射一次性火箭。然而，技术进步使设计和制造可多次重复使用的航天器和火箭成为可能。此外，考虑到空间碎片如何成为地球轨道上日益严重的问题，通过重复使用组件和资源，Rocket Lab 可以帮助减少地球外任务产生的空间碎片数量，从而减少对环境的影响。今天学习再利用资产将有助于未来的太空任务节约资源，尤其是考虑到太空中的资源是多么有限。随着人们对太空探索和商业化兴趣的增加，可重用性很可能在未来的太空生态系统中发挥重要作用。
Rocket Lab
Rocket Lab是一家新兴的航天公司，成立于2013年，总部位于美国加利福尼亚州洛杉矶。其主要业务是开发和运营小型火箭系统，以将小型卫星送入轨道。Rocket Lab的火箭命名为“Electron”号，它是一款可重复使用的两阶段液体燃料火箭，能够将最多150公斤的有效载荷送入低地球轨道。Rocket Lab 的特点是快速、灵活、低成本和高可靠性。

该公司利用了现代化的生产和测试技术，将火箭制造和组装时间大大缩短，同时采用自有的发射场进行火箭发射，实现了高度的灵活性和响应速度。此外，Rocket Lab 还采用了先进的自动控制系统，确保了火箭的高可靠性。截至目前，Rocket Lab已经成功发射了多达17次的“Electron”号火箭，并将多个小型卫星成功送入轨道。在商业领域，Rocket Lab主要的客户包括NASA、美国空军、新西兰空间署等。