POLARIS航天飞机公司测试3D打印Aerospike火箭发动机

南极熊导读：传统上，航天发射依赖于一次性使用的垂直发射火箭，这些火箭在完成任务后被丢弃。然而，近年来，可重复使用的火箭推进式“航天飞机”概念的出现，标志着航天运输领域的一次重大变革。

24年底，总部位于德国不来梅的航空航天初创公司北极星航天飞机公司（Polaris Spaceplanes），成功测试了3D打印的Aerospike火箭发动机，标志着一个重要的里程碑。这项测试凸显了3D打印技术在航空航天领域的日益增长的重要性。POLARIS预计，MIRA II原型机最早将于2028年投入商业运营。

△长五米的MIRA II原型机采用液氧/煤油火箭推进剂

通过3D打印对Aerospike发动机进行多方面的优化

3D打印的快速原型制作能力允许工程师快速创建和测试新的设计迭代，加快了优化过程并缩短了开发周期。MIRA II原型机是在前身MIRA演示机的基础上经过改进而建造的。MIRA演示机在2024年5月的一次试飞中坠毁。自那次事故以来，POLARIS取得了显著进展。新原型机在一条飞机跑道上完成了三小时的发动机测试，并成功通过了波罗的海上空的无人飞行测试。在最终测试中，演示机搭载四台涡轮喷气发动机从佩内明德机场起飞。点火后，AS-1发动机燃烧了三秒，产生了900牛顿的推力和4米/秒²的加速度。

3D打印允许创建复杂的内部结构和拓扑优化的组件，从而减少材料使用并减轻整体重量，同时保持结构的完整性和强度。此外，Aerospike发动机作为一种创新的火箭发动机，相较于传统带钟形喷嘴的设计，提供了更高的效率。MIRA II采用的飞镖形喷嘴设计具备多重优势，其中包括减轻重量——得益于紧凑且轻量化的结构设计。此外，这种发动机能够适应不同的飞行高度和环境压力，确保在各种条件下都能维持最佳性能，并根据飞行条件有效调节推力。

△已经坠毁的MIRA第一代演示机

尽管如此，Aerospike推进器的一个关键挑战是在运行过程中产生的大量热量，这要求复杂的冷却系统。为了克服这一难题，POLARIS Spaceplanes利用了AM Global的先进增材制造技术。公司计划持续对Aerospike发动机进行优化，并已经制定了详尽的飞行测试计划，旨在全面评估3D打印技术在实际运行中的性能和可靠性。

△Aerospike发是一种特殊设计的火箭发动机，结构与传统的钟形喷管不同

航天飞机的发展

欧洲航天局（ESA）的未来欧洲航天运输投资计划（FESTIP）等研究项目，对航天飞机技术进行了深入研究，并确认了这种飞行器在未来的航天飞行中提供了一种经济高效的解决方案。航天飞机设计的多样性和技术进步，如更高效的发动机、更轻的材料和更先进的飞行控制系统，都在推动着这一领域的发展。

总结来说，航天飞机代表了一种创新的航天运输方法，它具有成本效益高、操作灵活和安全性能强的特点，有望在未来成为主流的航天运输手段。随着技术的不断进步和相关研究的深入，航天飞机的潜力和应用范围预计将进一步扩大。