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超音速对 Ursa Major 公司的 3D 打印发动机成功推进了 CEO Joe Laurienti 的热情"

文章和图片来源:        时间:2024.03.20        点击率: 373

“这才过去了24小时,所以我还在消化当中,”乔·劳伦蒂说。但即使通过Zoom,也能明显感觉到这位首席执行官的满意。前一天,Ursa Major的3D打印液体推进引擎在首次试飞中成功发射。Hadley引擎为Stratolaunch Talon-A1(TA-1)试验台提供动力,TA-1在太平洋上空接近高超音速(5马赫):


“这里有许多第一次,”劳伦蒂注意到,“但有一个最让我印象深刻的是,在所有这些新太空、新航空、新国防活动中,像这样的重大任务在第一次尝试时不仅预期会失败——通常预期会因为推进而失败。我们已经看到许多私人太空公司在3D打印方面做出巨大努力,但他们对推进系统的特别关注,导致初次任务风险很高。”



Ursa Major的独特之处在于,它是为数不多的专门利用增材制造(AM)和其他先进制造技术生产火箭发动机的公司之一。这使得公司能够开发并迅速构建诸如5000磅推力、可重复使用的Hadley等系统。劳伦蒂认为,AM对公司专注于单一目标直至完善的理念至关重要:


“我们的模式是‘让我们真正利用3D打印和先进制造技术专注于推进系统,然后与试图推进前所未有的任务的公司合作’,结果——也许令人惊讶地——在第一次尝试中就成功了。除了我们对推进的专注,我认为背后的驱动力是3D打印使我们能够进行大量重复。我们已经打印了2500个部件,这些部件已经整合到发动机中,并在地面进行了热火测试。因此,首次发射的成功感觉像是为我们下一次任务的准备做了一个很好的转变。”


对于Ursa来说,时机再合适不过了。在过去的几个月中,该公司开始吸引到五角大楼的重视——反过来,也吸引了主流媒体的关注——因为其固体火箭发动机(SRM)能力。正如我在最近的一篇文章中所论述的,不仅仅是最终产品,而是整个商业模式,吸引了国防部(DoD)的关注。劳伦蒂同意公司持续的前进势头归功于其各个方面的创新,从技术到经济:


“能够说我们从技术准备级别(TRL)八跃升到TRL九,意味着我们实际上已经飞行过硬件,这是非常重要的。我们的成功真正依赖于三个因素。首先是技术,意味着我们进行了3D打印新材料,并能够建立过程,在地面通过分析和迭代验证这些材料。这直接导致第二点,方法论:我们进行的大量测试和测试类型。最后是商业模式,我认为我们的成功将会照亮我们和其他专注于推进系统的公司,并通过使用那些主要厂商可能不会立刻采用的技术来实现突破,这最终将使我们能够与这些主要厂商合作,将新技术推向飞行。”


尽管Ursa Major在与Stratolaunch的成功试飞中展示了其所有优势,但很难说Hadley不是主要的技术成就。首先,航空航天引擎有许多不同的类型,主要在于使用的推进剂类型。引擎中的“燃料”与“氧化剂”结合,产生燃烧反应,从而实现飞行。私营部门驱动的最新一代航天器研发大大加速了“分级燃烧”引擎的进展,这涉及到使用的推进剂通过多个燃烧室分阶段燃烧。


由于涉及的复杂性,分级燃烧引擎已经足够罕见,但富氧化剂分级燃烧引擎——其中少量的燃料与大量的氧化剂结合——几乎是闻所未闻的。事实上,在2024年3月9日星期六Hadley成功的试飞之前,只有俄罗斯的发动机制造商曾经开发过富氧化剂分级燃烧引擎。现在,太空竞赛的里程碑总是不可避免地与“Sputnik”进行比较。但在这种情况下,比较似乎特别恰当,所以我觉得有必要问劳伦蒂,从美国的战略竞争角度来看,Stratolaunch-Ursa Major的成功是否感觉像是一个倒置的“Sputnik时刻”:


“绝对是,”劳伦蒂微笑着说。“这是私营公司Stratolaunch与私营公司Ursa Major的合作,以部署一种具有可重复使用引擎的高超音速飞行器。有人昨天指出,NASA花了四次飞行才达到我们在测试中达到的速度[在3月9日]。所以这对私营行业来说非常像一个‘Sputnik时刻’,在这里我们采取了非常不同的方法冒了很大的风险,推进了前所未有的任务。”


Ursa Major已经为自己设置了一个高标准,面对可以公平称为“好问题”的下一个阶段。劳伦蒂显然很清楚标准提高了多少,但所有迹象都表明,他只将这视为一个令人兴奋的挑战机会:


“我不太看重下次我们需要做什么来超越我们已经完成的——更多的是,我们能将其推进到多远?”劳伦蒂解释道。“例如,我们对太空中的操作越来越感兴趣。我们有些发动机被设计为卫星进入轨道的上级发动机。那之后会发生什么?低地轨道已经被SpaceX等公司很好地服务了。地球静止轨道可以满足一些国家安全的载荷,但成本很高。但在这些极端之外还有很多可能性,它们都需要推进系统。


“另一件我要坦率说的事情是,我们还没有开始做,但对我来说非常重要的是:无人机项目。副部长希克斯的复制者计划,空军的CCA(协同作战飞机)计划——这些都是未来五到十年期待和需要成千上万无人机的任务,涵盖许多不同类别。推进系统从哪里来?美国不习惯制造新的推进系统,尤其是只需要短时间操作的无人飞行器的推进系统。所以,这不是Ursa Major有经验的领域,但我们是一家推进公司,而且这里的需求非常巨大。”


在过去十年的商业太空能力积累中,SpaceX等公司占据了主导地位。在未来十年,Ursa Major等公司看起来准备平衡竞争环境。



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