对小型卫星发射机会的需求逐年增加,尤其是对低成本和灵活访问的需求。由于任务、要求和限制各异,许多小型卫星需要专门的发射才能按计划到达预定轨道。尽管与前几年相比,拼车和低成本的专用发射等选择更为常见,但对小型卫星发射服务的需求仍然很高。这一趋势在日本和其他亚洲国家也很明显,因为目前,从当地发射的机会很少。为了解决这一短缺问题,总部位于日本北海道的星际技术公司正在开发两级轨道级运载火箭 ZERO。ZERO 的开发侧重于通过大规模生产、模块化和标准化组件以及内部设计运载火箭系统等方法来降低发射成本。发动机、涡轮泵、推进剂箱、整流罩结构、航空电子设备和地面基础设施等关键部件的大部分工程都是内部完成的。最近的开发更新包括液态生物甲烷发动机燃烧室的水平静态热火试验、涡轮泵的冷流试验、推进剂箱的增压试验、整流罩分离试验和推力矢量控制系统试验,均为缩比原型。本文将介绍星际技术公司如何开发 ZERO 以满足小型卫星的需求并降低进入太空的障碍。
1. 简介 20 世纪 50 和 60 年代,美国研制了载人运载火箭,将美国国家航空航天局的宇航员送上月球,从而实现了肯尼迪总统在 20 世纪 60 年代末让美国人登上月球的承诺。在过去 50 年里,美国主导的载人航天事业尽管出现了创新的制造方法,但运载火箭核心结构的设计和制造几乎没有什么改变。现有的金属运载火箭结构制造技术,如推进剂箱、级间和适配器,包括与阿波罗时代同义的多件焊接和/或铆接施工方法。生产通常涉及使用厚板起始原料,将其加工成包含皮桁、正交或等网格加强筋的单体结构。当前的制造和设计选项往往会对系统架构产生负面影响。
三菱重工株式会社 (MHI) 除了主营业务的发射服务和与空间站和国际太空探索相关的工作外,还致力于小型卫星的开发。我们最近收到了日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的订单,要求开发和运营 RAPid 创新有效载荷演示卫星 3,并正在推进这颗卫星的开发,以确保在低成本和短期开发的限制范围内的可靠性。此外,在小型卫星推进系统的开发方面,我们已经完成了绿色推进剂推进系统的开发和在轨演示,并计划在未来进入小型卫星市场。此外,我们还收到了 JAXA 的订单,要求为月球探测智能着陆器 (SLIM) 提供主推进器和推进剂箱,目前正在进行开发。我们还计划将它们应用于未来使用小型卫星或探测器的太空探索。
金属增材制造涉及添加材料以生产金属部件的制造技术,通常是逐层添加。该技术的大幅增长部分是由于其在航空航天工业中的商业和性能优势。金属增材制造在航空航天应用中的基本机会包括:显着降低成本和交货时间、新材料和独特的设计解决方案、通过高效和轻量化设计减少部件质量以及整合多个部件以提高性能或进行风险管理,例如通过热负荷部件中的内部冷却功能或通过消除传统的连接工艺。这些机会正在商业上应用于一系列高调的航空航天应用,包括液体燃料火箭发动机、推进剂箱、卫星部件、热交换器、涡轮机械、阀门和旧系统的维护。本文对航空航天工业中的金属增材制造进行了全面回顾(来自工业/流行文献以及技术文献)。这提供了当前的最新技术,同时还总结了主要应用场景以及增材制造在这些应用中相关的商业和技术优势。根据这些观察,重点介绍了金属增材制造在每种应用场景中的挑战和潜在机遇。� 2021 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ )。