在2022年11月16日星期三早些時(shí)候，在阿忒彌斯（Artemis）一號火箭帶著(zhù)三個(gè)假人試飛后，美國宇航局的“獵戶(hù)座”飛船部署了四個(gè)跨度約為63英尺的太陽(yáng)能電池陣列，走上了通往月球的道路。經(jīng)過(guò)多年的拖延和數(shù)十億的成本超支，從佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)(fā)射的Artemis I是一系列日益復雜的任務(wù)中的第一個(gè)，這些任務(wù)將使人類(lèi)探索月球和火星成為可能。

洛克希德-馬丁公司制造的太空發(fā)(fā)射系統(tǒng)（SLS）登月火箭在幾秒鐘內就達到了160公里/小時(shí)，攜帶獵戶(hù)座太空艙翱翔天空，證明它是世界上最強大的火箭，能夠比其他任何飛行器攜帶更多有效載荷到深空。憑借其前所未有的動(dòng)力和能力，美國宇航局的阿忒彌斯一號任務(wù)計劃在月球以外的地方行駛大約4萬(wàn)英里，在25天內返回地球。

△2020年，在美國宇航局佛羅里達州肯尼迪航天中心的獵戶(hù)座飛船上為阿特米斯一號完成安裝后，保護罩已被放置在兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列翼上。圖片來(lái)源：NASA/Frank Michaux

繼阿波羅計劃后的重返月球計劃

當火箭的四個(gè)源自航天飛機的RS-25核心級發(fā)(fā)動(dòng)機（由Aerojet Rocketdyne公司制造和升級）點(diǎn)燃，幫助巨大的SLS火箭從39B發(fā)(fā)射臺升空時(shí)，第一次Artemis任務(wù)開(kāi)始了。這四臺RS-25發(fā)(fā)動(dòng)機設計用于處理一些最極端的溫度，因為它們移動(dòng)大量的推進(jìn)劑以產(chǎn)生足夠的能量使火箭擺脫地球引力，這四臺發(fā)(fā)動(dòng)機有許多3D打印部件，在保持性能、可靠性和安全性的同時(shí)，合作將發(fā)(fā)動(dòng)機的整體生產(chǎn)成本減少了近35%。

航空噴氣公司總共為阿特米斯一號任務(wù)提供了39個(gè)推進(jìn)元件（38個(gè)液體發(fā)(fā)動(dòng)機和一個(gè)固體火箭發(fā)(fā)動(dòng)機），以及14個(gè)高壓罐。對于大部分推進(jìn)裝置，Aerojet公司一直在使用金屬增材制造技術(shù)，這項技術(shù)已經(jīng)成為公司的一部分，已有二十多年的歷史。此外，時(shí)間和資源都投入到3D打印工藝中，如激光粉末床熔融（LPBF），以成功設計并將推進(jìn)系統(tǒng)集成到各種航天器中。

△從美國宇航局斯坦尼斯航天中心的A-1試驗臺內進(jìn)行的RS-25發(fā)(fā)動(dòng)機熱火試驗。圖片由Aerojet Rocketdyne公司提供。

Artemis和更多的3D打印部件

此外，兩個(gè)固體火箭助推器在飛行的前兩分鐘提供了超過(guò)75%的飛行器推力。與RS-25發(fā)(fā)動(dòng)機一樣，由諾斯羅普-格魯曼公司制造的助推器是由航天飛機項目的遺產(chǎn)部件設計修改而成，并受益于增材制造，使其與SLS軌道載體兼容。

2020年，諾斯羅普公司從猶他州的普羅蒙托里向肯尼迪航天中心運送了十個(gè)火箭發(fā)(fā)動(dòng)機段。這些發(fā)(fā)動(dòng)機段被組裝成兩個(gè)固體火箭助推器，昨天進(jìn)入太空。由諾斯羅普公司的北猶他州團隊開(kāi)發(fā)(fā)，以720萬(wàn)磅的強大推力推動(dòng)SLS飛船的雙固體火箭助推器依靠的是3D打印和計算機建模，這項技術(shù)在企業(yè)(yè)中正變得越來(lái)越普遍。

△固體火箭助推器是SLS火箭的首批堆疊部件，將有助于支持其余的火箭部件和獵戶(hù)座飛船。圖片來(lái)源：NASA/KimShiflett

立足傳統(tǒng)，重啟征程

在核心級分離和大約40分鐘的海岸階段之后，SLS的臨時(shí)低溫推進(jìn)級（ICPS），由AerojetRocketdyne公司制造的RL10B-2發(fā)(fā)動(dòng)機提供動(dòng)力，產(chǎn)生24,750磅的推力，接管了工作，執(zhí)行計劃中兩次燃燒中的第一次，將獵戶(hù)座送入地球上空的穩(wěn)定軌道。

50多年來(lái)，航空噴氣公司的RL10一直是美國最重要的火箭末級發(fā)(fā)動(dòng)機。它被稱(chēng)為發(fā)(fā)射業(yè)(yè)的主力，于1959年首次測試，并幫助將航天器送往太陽(yáng)系的每一個(gè)星球，包括旅行者1號和新視野號，這是離開(kāi)地球軌道最快的航天器。RL10B-2源自最初的RL10，并采用了3D打印技術(shù)，以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也享有該技術(shù)的性能和設計能力。

△在NASA肯尼迪航天中心，NASA團隊將NASA的SLS火箭的ICPS與巨大的SLS核心級上面的運載火箭級適配器（LVSA）進(jìn)行整合。圖片來(lái)源：NASA/Kim Shiflett

到達初始軌道后，獵戶(hù)座部署了它的太陽(yáng)能電池板，工程師開(kāi)始對航天器的系統(tǒng)進(jìn)行檢查。然后，在飛行約一個(gè)半小時(shí)后，火箭的末級發(fā)(fā)動(dòng)機成功發(fā)(fā)射了約18分鐘，為獵戶(hù)座提供了所需的巨大推動(dòng)力，將其送出地球軌道并推向月球。

在接下來(lái)的幾個(gè)小時(shí)里，一系列10個(gè)小型科學(xué)調查和技術(shù)演示搭載在CubeSat上，從連接上級和航天器的圓環(huán)(huán)上展開(kāi)。每個(gè)CubeSat都有其任務(wù)，有可能填補空間知識的空白，或展示可能有利于未來(lái)探索月球和其他地方的任務(wù)設計的技術(shù)。

獵戶(hù)座的服務(wù)艙也將在發(fā)(fā)射后約8小時(shí)內進(jìn)行一系列燃燒中的第一次燃燒，以保持其朝向月球的路線(xiàn)。預計該艙將于11月21日飛過(guò)月球，在前往遙遠的逆行軌道的途中對月球表面進(jìn)行比較接近，這是一個(gè)高度穩(wěn)定的軌道，超出月球數(shù)千英里。

△2022年11月16日，群眾們觀(guān)看美國宇航局的太空發(fā)(fā)射系統(tǒng)火箭搭載獵戶(hù)座飛船進(jìn)行阿特米斯一號飛行測試的發(fā)(fā)射。圖片來(lái)源：NASA/Bill Ingalls

美國宇航局負責探索系統(tǒng)開(kāi)發(fā)(fā)任務(wù)局的副副局長(cháng)吉姆-弗里德說(shuō)："這次成功的發(fā)(fā)射意味著(zhù)美國宇航局和我們的合作伙伴正走在一條為了人類(lèi)的利益而比以往更遠地探索太空的道路上。"

通過(guò)Artemis任務(wù)，美國宇航局將讓第一位女性和第一位有色人種登陸月球表面，為月球的長(cháng)期存在鋪平道路，并成為宇航員前往火星的基石。第一次Artemis發(fā)(fā)射標志著(zhù)本十年來(lái)最受關(guān)注的太空項目之一的開(kāi)始。如果一切順利，下一次火箭發(fā)(fā)射任務(wù)，即所謂的Artemis II，將不早于2024年發(fā)(fā)生，并將攜帶四名宇航員繞月飛行。Artemis三號將在隨后進(jìn)行載人登陸任務(wù)。

來(lái)源：3D打印網(wǎng)