Paliwo rakietowe drukowane w 3D – czy ABS stanie się nieodzowną częścią lotów kosmicznych?

Zdaje się, że nie ma już żadnej branży technicznej, w której druk 3D nie znalazłby zastosowania. Dotyczy to również lotów kosmicznych. Tutaj wśród aplikacji technologii addytywnych znajdziemy produkcję narzędzi i części zamiennych na pokładzie ISS, satelit, silników rakietowych i wielu więcej. Okazuje się, że nawet paliwo może być drukowane w 3D – co pokazali studenci z Utah State University w swoim eksperymencie zrealizowanym we współpracy z NASA.

Eksperyment został zaprojektowany przez doktorantów inżynierii lotnictwa Marca Bulchera, Zaca Lewisa oraz Roba Stoddarda pod kierownictwem profesora Stephena Whitmore’a. Obejmował zbudowanie opracowanego i opatentowanego przez Whitmore’a silnika rakietowego wydrukowanego w 3D z ABS-u. Silnik ten nie służyłby do wynoszenia rakiet na orbitę, a jedynie do kierowania nimi w próżni. Napędzany byłby nie jednym z obecnie wykorzystywanych paliw, a spalaniem samego termoplastu.

Ogromna większość ciekłych paliw, jakie są obecnie w użyciu, jest toksyczna i niebezpieczna. Przykładowo, hydrazyna napędzająca silniki satelit i małych statków kosmicznych, ma działanie rakotwórcze i żrące, jest kosztowna w produkcji i stanowi niemałe wyzwanie w zakresie bezpieczeństwa i ochrony środowiska, jak wymienia Bulcher. Paliwa stałe, z kolei, do tej pory miały tę przypadłość, że ciężko było je kontrolować i niemożliwe było ich powtórne odpalenie.

Okazuje się jednak, że dobrze znane nam termoplasty, przy określonej temperaturze i ciśnieniu, mogą być całkiem przydatnym paliwem. Grupa naukowców z wykorzystaniem ABS-u i druku 3D stworzyła materiał łączący pozytywne cechy paliw ciekłych i stałych, pod wieloma względami zdolny zastąpić hydrazynę i jej podobne substancje w napędach rakietowych.

Nieco ponad tydzień temu NASA wystrzeliła rakietę z silnikami napędzanymi wydrukami 3D wraz z trzema eksperymentalnymi projektami z innych uniwersytetów w ramach programu USIP. Rakieta wyniesiona została na odpowiednią wysokość, gdzie po oddzieleniu członów pracę przejęły dwa silniki eksperymentalne. Test zakończył się pełnym powodzeniem, przy czym oba silniki udało się odpalić pięciokrotnie. Rakieta osiągnęła wysokość 172 km i leciała przez 7 minut zanim opadła na spadochronie do oceanu.

Następnym krokiem dla grupy naukowców będzie określenie poziomu zanieczyszczeń emitowanych przy okazji spalania plastiku. Jeśli okaże się, że paliwo z ABS-owych wydruków spala się całkowicie, wprawdzie nie wyprze całkowicie paliw ciekłych z użycia, ale może odmienić sposób napędzania małych statków kosmicznych i satelit. Oznacza to erę tańszych, bardziej ekologicznych i elastycznych sposobów napędzania silników rakietowych.

Źródło: 3dprint.com