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卫星如何保持在轨道上?了解主要挑战

大胆前行。一起。

在我们的历史上,我们从未如此突破过太空旅行的界限——现在每周都会出现在新闻中。探索陌生的新世界,大胆地去没有男人或女人去过的地方,很可能会成为一件“事情”。甚至离开世界也可能很快成为一次极端的假期。

就在上个月,中国的月球车探索了月球的背面。在同一次任务中,棉花植株也成功发芽,这也是月球上首次种植生物物质。

最近,SpaceX 创始人埃隆·马斯克在背诵公司口号:“在火星上建立一座自给自足的城市”的同时,分享了他的星舰猛禽的照片。它的发动机旨在为升空时的火箭和外层空间的宇宙飞船提供动力。

对于普通人来说,这样的新闻已经司空见惯了。毕竟,去年中国向太空发射了 39 枚火箭,美国发射了 34 枚,俄罗斯发射了 20 枚。但对于那些面临着将指针或火箭推得更快更远的挑战的人来说,数十亿个细节和数千个挑战导致了单次发射是令人畏惧的。

不要让重力让你失望

出色的!我们有火箭了怎么办?看来我们需要进行一些计算。如果我们的目标是将火箭推进外层空间,它需要达到超过音速 20 倍的速度——至少每秒 4.9 英里(每秒 7.9 公里)——这就是所谓的轨道速度。但是卫星到达太空后如何留在轨道上呢?

在高中物理的某个地方,我们了解到物体越重,它施加的引力就越大。因此,从逻辑上讲,如果我们能够减轻火箭的重量,它就会更容易离开地面,并且需要更少的燃料来完成任务。

添加到我们的重量计算中——成本。专家估计,每运送一公斤(2.2 磅)到外太空的成本约为 20,000 美元。 [不过,埃隆·马斯克曾表示,他相信每磅 500 美元或更少是可以实现的。] 因此,很容易看出,如果我们能够减少卫星的重量,即使是最微小的重量,我们也可以大幅削减项目成本。 。空客等飞机制造商已经从布丁中看到了证据。去年,该公司开始为头顶储物格3D打印间隔板,并高兴地发现这些间隔板比传统间隔板轻15%。

推进系统在卫星轨道中的作用

那么,哪种实体部件(目前由钛、重铝或其他材料制成)可以用 3D 打印部件替换?而且,如果您可以将 10 或 15 个组件(包括滤波器)组合到一个印刷组件中,会怎么样? 3D 打印使不可能成为可能,Mott 拥有正在申请专利的工艺,可以定制几乎任何配置的多孔过滤器和流量控制装置。我们甚至生产同时具有多孔和固体成分的零件。所有这些选项如何减轻您设计的重量和复杂性、加快项目进度并消除成本?

火星上有快餐吗?没那么快。

到达火星是一回事,但是,如果我们计划停留一段时间,我们将需要解决维持性问题。 鉴于我们迄今为止在火星上所见过的生活,狩猎和觅食可能是不可能的,所以我们只需要回到自己的根基上,那就是作为园丁。 但是在零重力下进行园艺面临着自己的挑战。 零重力意味着水会漂浮-因此,我们现在绝对可以在我们的清单之外进行水培园艺。 但是聪明的工程师一直在用陶瓷管将水吸到植物根部。 有志者事竟成,对吗?

太空生存的先进工程

在不容忍的气氛中,我们还能设计出其他哪些选择来维持生计? 也许是一个过滤废物的水循环系统? 是的,这已经是太空旅行的现实,但是是否有办法将其提升到一个新的高度? 低温制冷选项呢? 还是天然气发电应用?

借助我们的 莫特的工程团队 持续致力于不存在“现成”解决方案的项目。以前没有人这样做过,他们怎么能这么做呢?突破性能极限需要定制和复杂的工程来维持太空或自然不适宜居住的行星上的生命。

当您到达北极星时,左转

不幸的是,标准GPS卫星无法在深空帮助您。 这种导航水平需要复杂的仪器和复杂的天体物理学计算。 而且,更复杂的是,太空中的真空意味着没有空气阻力,没有道路摩擦,并且前方没有汽车保险杠可以减慢速度。 因此,推力准确是很重要的。 即使偏离航向的偏差最小,也需要更多的动力(包括时间和燃料)才能稍后进行修正。

莫特拥有数十年的经验,即使在真空条件下,也能精确地为推进器提供动力所需的复杂气流建模。当我们将其与我们正在申请专利的产品配对时, 固体到多孔3D打印技术, 可能性是无止境。我们有 设计的推进部件和功能 用于卫星和航天器的化学和电力推进器,并渴望探索该领域的其他创新进展。只需向我们提出您的挑战即可。

一击落地——更好地做好它

巴斯·奥尔德林(Buzz Aldrin)是最早登上月球的人类之一,被著名地引用为:“重返地球,这是具有挑战性的部分。”

SpaceX 是第一家成功发射、入轨和回收航天器的私营公司,该公司描述了其第二次尝试控制火箭下降并将其精确降落在大西洋的一艘船上。谈论众所周知的针头,对吧?

该公司写道:“控制下降是成功的,但在着陆前约10秒钟,控制火箭发动机功率(推力)的阀门暂时停止了对命令的快速响应。 结果,它的节流速度比指令晚了几秒钟,而且火箭重约67,000磅。 并以每小时200英里的时速行驶-几秒钟可能是很长的时间。 由于节气门基本上停留在高位并且发动机的点火时间超出了预期,车辆暂时失去了控制,无法及时恢复着陆,最终翻倒。”

所以你有它。一个组件未能正常运行,造成了 62 万美元的损失——据报道,猎鹰 9 号的发射成本。幸运的是,到了第四次发射时,他们做对了——否则 SpaceX 就会就此落幕,马斯克后来透露。给所有人的教训是:当某个部件对任务至关重要时,您就不能让它出现故障。

当您谈论火箭在发射或着陆过程中关键部件的可操作性、控制流量时,保护关键部件使其能够按预期运行至关重要。 Mott 的限流器采用多孔金属制成,因此不仅极其耐用,而且通过使气体均匀地流过整个表面上的多个孔来保持均匀的流量分布。

防晒霜。没有它就不要离开地球。

我们地球人很幸运能够拥有一个大气层,上面有臭氧层可以保护我们免受太阳有害射线的伤害。 但是,据美国宇航局称,太空中的宇航员暴露于电离(高能)辐射的程度相当于具有150至6,000例胸部X射线。

更糟的是,当亚原子粒子撞击构成航天器船体的铝原子时,其原子核可能爆炸,释放出二次辐射。 这就是NASA在多种应用中测试塑料的原因之一。 工程塑料充满了氢原子,氢原子的小原子核不会产生太多的二次辐射。

考虑将新的设计和材料(金属或聚合物)与3D打印集成到宇航服,机舱和其他组件中以减少辐射的可能性。 这是我们再次挑战您,逃脱平凡并将现实不可能的梦想带入现实的又一个例子。

给我们带来您的挑战

许多空间技术都取决于细节,其中大部分涉及将可靠的扩散器、过滤器和流量控制设备集成到更大的系统中。随着当今 3D 打印的进步,工程师不再受到传统制造工艺所需工具的限制。他们可以自由地做梦。我们的技术使制造无限数量的几何形状和结构类型成为可能,甚至使您能够将数十个分立部件(包括过滤器和流量控制组件)组合到一个 3D 打印设计中。

几十年来,我们帮助许多航空航天工程师将他们的概念变为现实。我们久经考验的算法模型适用于最恶劣的条件、最大的温度变化和最具挑战性的真空压力。我们使用多种材料,因此请向我们提供您选择的材料,我们将设计解决方案。我们还了解到,当客户在设计阶段的早期与我们联系时,我们就形成了最富有成效和最成功的关系。如果您遇到挑战,我们的工程师将竭诚为您提供帮助。

有您正在努力克服的挑战吗?您无需成为航空航天工程师即可获得我们的帮助。 今天就联系我们 接受我们一位工程师的咨询。