日前，美國宇航局（NASA）成功測試了一個以液態甲烷為燃料的3D打印火箭發動機 渦輪泵。科學家們認為，液態甲烷是NASA登陸火星計劃中航天器的理想發動機推進劑。
“這是NASA迄今測試過的使用液態甲烷的最復雜的火箭部件之一。液態甲烷是火星登陸器和其它航天器中效果很好的推進燃料。”位于阿拉巴馬州Huntsville的馬歇爾太空飛行中心推進器系統部經理Mary Beth Koelbl說：“增材制造或者3D打印使我們能夠快速射設計、建造并測試兩個具有相同設計的渦輪泵。這兩個渦輪泵分別以液態甲烷和液氫做推進劑，都工作得很好。
據稱，渦輪泵的結構非常復雜，因為它需要通過渦輪的快速旋轉來驅動泵，并由后者向發動機供應燃料輪。整個功率測試中，該渦輪機產生了600馬力的動力，導致燃料泵每分鐘的轉速超過36,000轉，而且每分鐘可向發動機提供600加侖的半低溫液態甲烷——足夠發動機產生超過22,500磅的推力。此外，研究人員還在低功率水平下完成了三個其他測試。
除此之外，NASA還在2015年完成了氫渦輪泵組件測試和液氫/液氧實驗機的測試。這些測試以及火箭發動機的噴油嘴和其它部件的制造和測試為推進復雜火箭發動機的3D打印、更高效地制造未來的航天器（包括以液態甲烷為原料的登陸器）鋪平了道路。
“甲烷推進和增材制造對于未來的星際探索，包括NASA的火星任務，來說是兩大關鍵技術。”馬歇爾太空飛行中心的推進工程師Graham Nelson稱，他也參與了這次測試。
液態甲烷的溫度是零下159攝氏度，而液態氫則需要被冷卻到零下240攝氏度。液態甲烷溫度更高就意味著它汽化得更慢，因此更容易存儲更長的時間，有利于長時間的太空旅行。此外，當下的技術條件使得人們可以用二氧化碳來制造甲烷火箭燃料，而二氧化碳在火星大氣中的含量非常豐富。
據了解，此次測試還確保了3D打印的部件可以在類似登陸器、運載火箭或其他太空飛行器的條件下成功運行。這些測試數據也將提供給那些正在致力于使用3D打印技術打造滿足航空航天標準的部件，并降低其成本的美國公司。為此所有關于材料屬性及性能上的數據都被編進了NASA材料和工藝技術信息系統（MAPTIS），這是一個經過批準的用戶方可使用的信息系統。
“增材制造使得我們打造的渦輪泵部件數減少了45%。”馬歇爾中心的推進工程師Nick Case說，他領導了這次測試。“這使得我們很經濟地打造出了兩個渦輪泵，并且很快就將它們放到了測試臺上并獲得結果。我們下一步將在與去年進行液氫測試類似的配置條件下，對帶有其他3D打印發動機部件的液態甲烷渦輪泵進行測試。”
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