NASA’nın yenilikçi roket nozulu, derin uzay görevlerinin önünü açıyor

NASA yakın zamanda alüminyumdan yapılmış, eklemeli olarak üretilmiş (veya 3D baskılı) bir roket motoru nozulu üretti ve test etti; bu, onu geleneksel nozüllerden daha hafif hale getiriyor ve daha fazla yük taşıyabilen derin uzay uçuşları için rotayı belirliyor.

Ajansın İşbirliği Fırsatı Duyurusu kapsamında, NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden mühendisler, roket motorlarında kullanılmaya yetecek kadar ısıya dayanıklı, kaynaklanabilir bir alüminyum türü oluşturmak için Erie, Colorado’daki Elementum 3D ile ortaklık kurdu. Diğer metallerle karşılaştırıldığında alüminyum daha düşük yoğunlukludur ve yüksek mukavemetli, hafif bileşenlere izin verir.

Bununla birlikte, aşırı ısıya karşı düşük toleransı ve kaynak sırasında çatlama eğilimi nedeniyle alüminyum, şimdiye kadar roket motoru parçalarının katmanlı imalatında genellikle kullanılmıyordu.

NASA’nın Dördüncü Sanayi Devrimi için Reaktif Eklemeli Üretim veya RAMFIRE projesi kapsamındaki en son geliştirmesiyle tanışın. RAMFIRE, hafif, katmanlı olarak üretilmiş alüminyum roket nozullarının geliştirilmesine odaklanıyor. Nozullar, nozülü erimeyi önleyecek kadar soğuk tutan küçük iç kanallarla tasarlanmıştır.

Geleneksel üretim yöntemlerinde, bir nozül ayrı ayrı birleştirilmiş bin kadar parça gerektirebilir. RAMFIRE nozulu tek parça olarak üretilmiştir, çok daha az bağlantı gerektirir ve üretim süresini önemli ölçüde azaltır.

NASA ve Elementum 3D, nozulu oluşturmak ve lazer tozuyla yönlendirilmiş enerji biriktirme (LP-DED) teknolojisiyle kullanılan tozu değiştirmek için ilk olarak A6061-RAM2 olarak bilinen yeni alüminyum varyantını geliştirdi. Rapid City, Güney Dakota’daki bir başka ticari ortak olan RPM Innovations (RPMI), LP-DED sürecini kullanarak RAMFIRE nozullarını oluşturmak için yeni icat edilen alüminyumu ve özel tozu kullandı.

NASA Marshall’daki RAMFIRE baş araştırmacısı Paul Gradl, “Özel imalat tedarikçileriyle sanayi ortaklıkları, tedarik tabanının geliştirilmesine yardımcı oluyor ve NASA misyonları ve daha geniş ticari ve havacılık endüstrisi için katmanlı imalatın daha erişilebilir olmasına yardımcı oluyor” dedi.

NASA’nın aydan Mars’a hedefleri, derin uzay hedeflerine daha fazla kargo gönderme yeteneğini gerektiriyor. Yeni alaşım, yüksek yapısal yüklere dayanabilen hafif roket bileşenlerinin üretilmesini sağlayarak bu konuda önemli bir rol oynayabilir.

STMD ileri üretim baş teknoloji uzmanı John Vickers, “Kütle, NASA’nın gelecekteki derin uzay görevleri için kritik öneme sahiptir” dedi. “Gelişmiş malzemelerle birlikte bu olgun katmanlı üretim gibi projeler, yeni itici sistemlerin, uzay içi üretimin ve NASA’nın ay, Mars ve ötesine yönelik iddialı misyonları için gereken altyapının geliştirilmesine yardımcı olacak.”

Bu yazın başlarında Marshall’ın Doğu Test Alanında iki RAMFIRE nozulu, sıvı oksijen ve sıvı hidrojenin yanı sıra sıvı oksijen ve sıvı metan yakıt konfigürasyonlarını kullanarak çok sayıda sıcak ateşleme testini tamamladı. İnç kare başına 825 pound’u (psi) aşan basınç odalarıyla (beklenen test basınçlarından daha fazla), püskürtme uçları başarıyla 22 başlatma ve 579 saniye, yani yaklaşık 10 dakika çalışma süresi elde etti. Bu etkinlik, nozüllerin en zorlu derin uzay ortamlarında çalışabileceğini gösteriyor.

Gradl, “Bu test serisi nozül için önemli bir dönüm noktasına işaret ediyor” dedi. “Memeyi zorlu bir sıcak ateş testi serisinden geçirdikten sonra, memenin Ay’a iniş ölçekli bir motor için termal, yapısal ve basınç yüklerine dayanabileceğini gösterdik.”

RAMFIRE projesi, roket motoru nozüllerini başarılı bir şekilde inşa etme ve test etmenin yanı sıra, gösteri amacıyla diğer gelişmiş büyük bileşenleri oluşturmak için RAMFIRE alüminyum malzemesini ve katmanlı üretim sürecini kullandı. Bunlar arasında, karmaşık entegre soğutma sıvısı kanallarına sahip 36 inç çapında bir havacılık başlığı ve kriyojenik sıvı uygulamaları için vakum ceketli bir tank bulunmaktadır.

NASA ve endüstri ortakları, verileri ve süreci ticari paydaşlar ve akademi ile paylaşmak için çalışıyor. Çeşitli havacılık ve uzay şirketleri yeni alaşımı ve LP-DED katmanlı üretim sürecini değerlendiriyor ve bunun uydular ve diğer uygulamalar için bileşenler yapımında kullanılabileceği yolları arıyor.