Lorsque vous regardez la croissance des lancements spatiaux au cours de la dernière décennie, il est étonnant de voir à quelle vitesse l'humanité a augmenté le nombre de charges utiles livrées en orbite.
En tirant parti des technologies de fabrication les plus récentes et les plus avancées, les startups spatiales ont rendu beaucoup plus abordable la livraison de charges utiles dans l'espace avec de nouveaux lanceurs améliorés et optimisés.
Ces lanceurs livrent des charges utiles dans l'espace pour beaucoup moins que les fusées que nous avons vues dans les années 70 et 80. Pour de nombreux moteurs de fusée modernes, le coût de livraison d'un kilo en orbite a chuté de 90 %. Beaucoup de ces améliorations de coûts ont été rendues possibles par de nouvelles techniques de fabrication. D'autres sont rendus possibles grâce à de nouveaux designs. Les meilleurs systèmes de lancement orbital utilisent les deux.
Ce que beaucoup ne réalisent peut-être pas, cependant, c'est que l'impression 3D joue un rôle majeur dans la fabrication des moteurs de fusée de nouvelle génération. Ce ne sont pas des imprimantes 3D en plastique axées sur le consommateur que beaucoup connaissent. Au lieu de cela, certaines des fusées les plus avancées d'aujourd'hui présentent des géométries complexes qui offrent une réelle optimisation des performances et sont fabriquées à partir d'impressionnants alliages métalliques imprimés en 3D développés principalement pour les applications spatiales.
Presque toutes les nouvelles entreprises spatiales utilisent l'impression 3D pour produire des composants critiques. Certaines des applications comprennent les turbopompes, les injecteurs de carburant, les échangeurs de chaleur et les chambres de poussée et tuyères refroidies par régénération. Même les organisations spatiales traditionnelles, comme la NASA, explorent l'impression 3D pour stimuler l'innovation.
Il est prudent de dire que l'impression 3D joue un rôle essentiel dans le désir de l'humanité d'explorer l'espace, de coloniser Mars et de devenir une espèce multiplanétaire.
Ce que l'impression 3D métal permet aux ingénieurs aérospatiaux, c'est la capacité de produire des pièces sans compromettre leur conception pour des raisons de fabricabilité. Souvent, les ingénieurs doivent modifier leurs conceptions les plus performantes car elles sont tout simplement trop complexes ou coûteuses pour être produites de manière fiable avec des techniques de fabrication conventionnelles.
Avec l'impression 3D métal, les ingénieurs sont libérés de ces contraintes.
Cependant, cette technologie n'est pas seulement utilisée pour produire des moteurs, elle est également utilisée pour créer des composants pour les engins spatiaux et les satellites.
Launcher, une start-up spatiale basée à Hawthorne, en Californie, est un excellent exemple d'entreprise utilisant l'impression 3D pour les moteurs de fusée et les engins spatiaux.
Plus tôt ce mois-ci, la société a lancé avec succès son véhicule de transfert de satellite Orbiter à bord de la mission Transporter-6 de SpaceX.
Le véhicule a été développé pour positionner précisément les satellites en orbite au prix le plus bas. Auparavant, l'accomplissement de cette tâche nécessitait un lancement dédié qui pouvait coûter jusqu'à 10 fois plus cher qu'un lancement en covoiturage.
Orbiter a utilisé un grand nombre de pièces imprimées en 3D dans aluminum F357, titanium 6AI-4V, et Inconel 718 (un superalliage à base de nickel capable de fonctionner à très haute température). Les pièces imprimées en 3D ont été choisies en raison de la capacité de l'impression 3D à améliorer les performances ou à réduire le délai d'exécution des pièces. Ces pièces peuvent être vues dans ce graphique.
- Réservoirs (Titanium 6AI-4V) : réservoirs polyvalents qui servent de structures primaires et secondaires ainsi que de réservoirs d'ergols, imprimés en une seule pièce sans supports internes.
- Support de propulseur (Aluminum F357): Cela maintient l'ensemble du collecteur du propulseur.
- Collecteur de propulseur (Aluminum F357) : Est utilisé pour le contrôle d'attitude et le maintien à poste,
alimenter le moteur Orbiter. - Injecteurs de moteur Orbiter (Inconel® 718): Mélange le propulseur à brûler dans le moteur
chambre de combustion. - Chambres moteur Orbiter (Inconel® 718): Moteur principal utilisé pour les changements d'orbite en position
Oriber pour placer correctement les charges utiles sur des orbites spécifiques. - Structure de poussée (Titanium 6AI-4V): Prend en charge l'assemblage du moteur et du cardan Orbiter.
- Logements de ressort (Titanium 6AI-4V) : Tenez les ressorts du système de séparation qui
connecte Orbiter au lanceur. - Déflecteur de caméra étoile (Aluminum F357): Utilisé pour une navigation précise pour garder Orbiter sur-
orbite.
Grâce à l'impression 3D, Launcher a pu itérer rapidement et raccourcir considérablement le temps de développement de ce véhicule de transfert par satellite. Ce type d'itération rapide est l'un des principaux avantages de l'utilisation de l'impression 3D pour développer des applications spatiales.
Plutôt que de développer de nouveaux outils pour les pièces modifiées, vous modifiez simplement le fichier de conception et imprimez une nouvelle version. Une fois les conceptions finalisées, l'impression 3D métallique permet également à l'entreprise d'accélérer rapidement la production.
Au cours de la prochaine décennie, l'impression 3D métal sera l'un des principaux moteurs de l'innovation dans l'espace. Launcher est un excellent exemple de la façon dont la technologie aide les entreprises à avoir un impact important sur la société, et cela ne s'arrête pas à Orbiter. Launcher utilise également les solutions d'impression 3D métal de Velo3D pour produire des composants critiques pour son moteur de fusée E2, qui est un moteur à combustion étagée à cycle fermé qui alimente le premier étage de son lanceur léger.
Ce moteur à haut rendement permet à une petite fusée à faible coût de transporter une charge utile relativement importante.
Lorsque l'humanité atteindra finalement Mars, cela aura été rendu possible grâce aux pièces imprimées en 3D.
Remarque : Cet article a été initialement publié le 16 janvier 2023 par Keith Cowing sur espaceref.com.
