Raketa z 3D tiskárny je už skutečnost
Příští rok se chystá na svůj zkušební start raketa Neutron – největší kosmická loď vyrobená z kompozitu. Díly pro tento kosmický koráb vytvářelo speciální zařízení, největší svého druhu na světě.
Zatímco rakety Boeing Starliner používají převážně hliníkové slitiny, Elon Musk pro svou kosmickou loď SpaceX použil primárně nerezovou ocel (HFS řady 300, tzn. stejný materiál, z něhož je vyroben i jeho Cybertruck). Ačkoli inženýři SpaceX zpočátku zvažovali použití CF kompozitů, nakonec se rozhodli pro nerezovou ocel pro její nákladovou efektivitu, teplotní odolnost a trvanlivost.
Ale americká firma Rocket Lab, která se z Kalifornie chystá bojovat o své místo na slunci v atraktivním segmentu kosmického průmyslu, zvolila pro svou raketu Neutron, jejíž start plánuje už na příští rok, právě kompozitní kabátek.
Tato kalifornská technologická společnost nedávno nainstalovala do výrobní linky raket unikátní automatizovaný stroj na vrstvení vláken pro výrobu kompozitních dílů (Automated Fiber Placement Machine – AFP). Umožní automatizovat výrobu největších uhlíkových kompozitních raketových struktur v historii. Firma očekává, že použití AFP přinese do výrobního procesu významnou časovou úsporu a ušetří více než 150 000 člověkohodin na konstrukci světově největších kompozitních opakovaně použitelných raket tím, že budou dostupnější, rychlejší a jednodušší na výrobu.
„Když stavíme největší raketu z uhlíkových kompozitů na světě, je logické, že potřebujeme i první stroj na umístění uhlíkových kompozitních vláken na světě. Spojujeme naši patentovanou a roky ověřenou technologii uhlíkových kompozitů s aditivní výrobou a autonomní robotikou, abychom navrhli a postavili rozsáhlé letecké komponenty tempem, které podpoří nejen urychlení startu Neutronu, ale i samotné uhlíkové kompozitní struktury pro naši kosmickou loď. Na vytvoření tohoto zařízení jsme úzce spolupracovali s partnery ze společnosti Electroimpact a výsledkem je inovativní stroj vyrábějící raketu nové generace,“ komentuje unikátní projekt zakladatel a generální ředitel Rocket Lab Sir Peter Beck.
Obří automat na výrobu raket
Dvanáct metrů vysoký na zakázku zhotovený impozantní robotický stroj o hmotnosti 90 tun už úspěšně zvládl přejímací zkoušky u výrobce. Nyní v továrně Space Structures Complex v Middle River bude automatizovat výrobu všech velkých kompozitních struktur nosné rakety Neutron.
Jde v podstatě o obří autonomní 3D tiskárnu, která dokáže chrlit vrstvy uhlíkových vláken a pokládat spojitý kompozit rychlostí 100 m za minutu. Namísto „tisku“ objektu pokládá vrstvy uhlíkových vláken v různých směrech, aby každá struktura získala pevnost a tuhost. Zpočátku byly stovky vrstev uhlíkových vláken kladeny na formu ručně, což velkému týmu zabralo několik týdnů. S AFP to lze provést za jediný den.
Autonomní stroj se může příčně pohybovat až do vzdálenosti 30 metrů, což mu umožňuje vytvořit i největší kusy – 28 metrů dlouhý mezistupeň, kapotáž rakety a nádrž druhého stupně. AFP má také vestavěný plně automatizovaný kontrolní systém v reálném čase, který hledá nepatrné defekty či nedokonalosti v struktuře uhlíkového kompozitu a zastaví se, aby upozornil obsluhu na jakékoli problémy předtím, než začne pokládat další vrstvu. To zaručuje, že kritické struktury splňují vysoké standardy kvality požadované pro znovupoužitelné starty raket.
Stroj AFP bude použit i pro tisk menších uhlíkových kompozitních struktur raketového nosiče Neutron, např. vrstvení nádrže prvního stupně o průměru 7 m a nádrže druhého stupně o průměru 5 m z uhlíkových kompozitů, a také k výrobě dalších kompozitních struktur včetně konstrukčních panelů a sestav kosmických lodí, substrátů solárních panelů, nádrží, ale i různých zakázkových projektů pro letecký průmysl.
Vytisknou si i motor
Neutron firmy Rocket Lab je nová opakovaně použitelná nosná raketa se střední nosností. Je navržená tak, aby do vesmíru mohla dopravovat najednou konstelace družic a provádět mise důležité pro národní bezpečnost i lidský průzkum mimo oběžnou dráhu Země.
Má být schopna vynést na nízkou oběžnou dráhu Země materiál o hmotnosti až 13 000 kg. K tomu jí poslouží nový 3D tištěný znovupoužitelný raketový motor Archimedes rovněž z dílny firmy Rocket Lab. Jedná se o stupňovitý spalovací motor využívající kapalný kyslík a metanové pohonné látky, který byl navržen pro rychlé opětovné nasazení, schopnost hlubokého posílení výkonu pro vícenásobný zážeh ve vesmíru a pro podporu přistání při návratu na místo startu.
Pokud vše půjde podle plánu, měla by raketa Neutron odstartovat a přistát na testovací střelnici Rocket Lab Launch Complex 3 na kosmodromu na Wallops Island ve Virginii v roce 2025.
Vladimír Kaláb
Foto: Rocket Lab
1
