NASA用3D打印出火箭发动机涡轮泵

当地时间4月22日，美国国家航空航天局宣布已经成功测试了一台由液态甲烷驱动的三维打印火箭发动机涡轮泵。3D打印允许美国宇航局在制造涡轮泵时少用大约45%的部件，同时使快速设计、制造和测试两种不同设计的火箭发动机涡轮泵成为可能。

科学家认为液态甲烷是美国宇航局火星着陆器的理想发动机推进剂。

3D打印不太可能取代大规模金属攻丝的生产过程。然而，对于定制应用，即使是那些必须完成的极其困难的工程要求，3D打印也可能出乎意料地完成。例如，机器零件的一次性制造，其中复杂的结构可以通过3D打印更容易地完成，同时浪费更少的材料。

“这使我们能够查看测试数据，根据数据修改零件或测试标准，快速改变生产并返回测试。”负责此次试验的马歇尔航天飞行中心推进工程师尼克·凯斯(Nick Case)说，“这将加快整个设计、开发和试验过程，这样我们就可以尝试以更低的风险和成本改革设计。”

在全功率测试中，3D打印涡轮泵的功率为600马力。燃料泵每分钟可以循环36000次，输送600加仑的液态甲烷，足以驱动一个能产生22500磅推力的火箭发动机。

美国宇航局印刷涡轮。

马歇尔航天飞行中心的工程师格雷厄姆·尼尔森(Graham Nelson)表示，液态甲烷燃料和3D打印是美国宇航局未来太空探索(包括火星探索)的核心，此次测试将推动这两项技术的进步，并增强美国宇航局未来执行太空探索任务的能力。

作为火箭燃料，液态甲烷需要冷却到零下159摄氏度，而液态氢需要冷却到零下240摄氏度。液态甲烷的温度越高，蒸发越慢，因此更容易储存更长时间，这有利于长期的太空旅行。此外，目前的技术条件使人们能够利用二氧化碳制造甲烷火箭燃料，而二氧化碳在火星大气中非常丰富。

“3D打印使我们能够经济地制造两个涡轮泵(一个使用液态甲烷，另一个使用液态氢)，并快速将它们放在测试台上以获得结果。接下来，我们将测试3D打印的液态甲烷涡轮泵，以及去年在相同条件下测试的液氢配置涡轮泵。”基思说。

为了改进火箭设计和完成深空任务，3D打印和添加材料的制造已经成为关键技术。为了降低未来发动机的制造复杂性，节省时间，降低制造和装配成本，美国国家航空航天局的工程师们一直在测试越来越复杂的螺旋桨、火箭喷管和其他部件。

除了降低制造成本和提高生产效率，3D打印还有更大的空间潜力:迫切需要解决的问题。你还记得由汤姆·汉克斯主演的基于真实故事的《阿波罗13号》吗？

1970年，由于氧气瓶爆炸，载人登月飞船阿波罗13号的三名宇航员不得不在中途紧急返回地球。致命的是，用于过滤飞船中二氧化碳的氢氧化锂过滤器在爆炸中也发生了故障，不断上升的二氧化碳威胁着三名宇航员的生命。虽然当时船上有一个备用过滤器，但只够两天用，宇航员花了四天时间才安全返回。

在这一关键时刻，美国宇航局地面指挥部只能根据宇航员提供的航天器剩余材料清单进行集体研究，在一对一的基础上设计、组装和连接地面设备，并将制造方案发送给宇航员，最终帮助他们度过难关，成功降低二氧化碳浓度。

三名阿波罗13号宇航员:登月舱驾驶员弗雷德·海斯、指挥舱驾驶员杰克·斯威格特和任务指挥官吉姆·洛厄尔。

如果阿波罗13号当时有一台三维打印机，我相信会简单得多。复杂的技术研究可以简化为图纸的数据传输，宇航员可以在太空中打印出他们需要的零件。

事实上，美国宇航局已经将此付诸实践。今年3月，ATK的天鹅座货船向国际空间站发送了新版本的3D打印机。美国宇航局在2014年向空间站发送了一台3D打印机。这一次，它发送了一个升级版的打印机，是旧版本的两倍，可以打印更大尺寸的零件和设备。(原标题:美国国家航空航天局打印火箭发动机涡轮泵的3D照片，预计用于火星探测)