超轻的电动马达将为澳大利亚的第一枚国产火箭抽取燃料

来源：cnBeta 　2022-12-22 16:30:09

如果说有一个地方的重量很关键，那就是发射台上。Equipmake公司表示，它拥有市场上最轻、功率密度最大的电动马达，该公司已经为澳大利亚的首次火箭发射开发了一个超轻的马达。总部设在昆士兰的吉尔莫空间技术公司正在为明年4月发射其三级Eris轨道运载火箭做准备。这将是澳大利亚设计和制造的火箭的首次轨道发射尝试，该公司希望这将代表澳大利亚新的太空发射业的开始。

Gilmour公司没有充当海外其他火箭公司的供应商，而是从头开始建造自己的设备。它高25米（82英尺），第一级直径为2米（6.6英尺），第二级直径为1.5米（4.9英尺），它的设计是将有效载荷质量高达305公斤（672磅），送至500公里（311英里）高的太阳同步轨道或赤道轨道。

Eris号将由Gilmour自己的五台天狼星火箭发动机驱动。这是一个混合引擎，意味着它使用液体氧化剂，但使用固体燃料。在最后一次销毁的台架测试中，它产生了115千牛顿（25,850磅），燃烧了90多秒才爆炸。

(资料图片)

"这是澳大利亚有史以来开发的最强大的火箭发动机，"Gilmour太空公司首席执行官和联合创始人Aadm Gilmour说，"而且它在失败之前达到了任务持续时间的要求。"

在天狼星发动机上有一个我们熟悉的部件。Equipmake公司的辐条磁铁电动马达，我们在2018年首次写到，并在2020年再次重温，当时该公司宣布其安培马达将是世界上功率密度最大的电动马达，甚至超过了科尼赛克的"Raxial Flux"Quark马达。

在火箭发射中，重量是绝对重要的，Gilmour委托Equipmake公司为天狼星设计和制造电动马达。

Equipmake公司首席执行官、前一级方程式赛车工程师Ian Foley在一次视频通话中告诉我们："Gilmour找到我们，要求我们提出一个非常、非常轻的电机和变频器的建议。这对我们来说超级有趣，因为它当然是在地球上的大气层中开始的，两分钟后你就在真空中了，整个过程中要面对难以置信的加速度，设计要求与我们以前做的任何事情都不同。"

电动机和变频器，每枚火箭都有几个，主要是用来泵送燃料的。而与地面上的逆变器相比，逆变器尤其显得独特。

"通常情况下，逆变器是一个方形的盒子，"Foley说，"这是最简单的制作方法。但是这一个需要在真空中工作。它需要高电压，因为你想要大量的电力。但是当你在真空中的两个导体处于高电压时，你会得到一种叫做局部放电的现象。以一个荧光灯管为例，它在真空中，电荷可以跳过它。"

Equipmake公司设计了一种超轻的电动机（左）和圆柱形逆变器（右），能够在太空的真空中运行。

"因此，我们必须设计逆变器以保持内部的气压，我们必须完全重新设计它的机械，以承受它从大气层进入真空时来自内部的压力。因此，它最终是接近圆柱形的，有一个碳纤维外壳，以保持压力和减轻重量。"

在电子方面，太空马达内置Wolfspeed公司的最新电源开关，使用碳化硅制造。这是一种极难处理的材料，但它的结果是比标准齿轮的重量更轻，效率更高。"这比我们以前所做的在变频器中推得更远，"Foley说，"我们为航空航天开发了它，但我们也即将推出用于公共汽车的碳化硅逆变器。"

"对于汽车来说，最重要的是它的效率更高，"Foley继续说道。"通常情况下，人们报告说续航能力提高了5%，因为碳化硅的损耗比传统逆变器低得多。目前，它比较昂贵，但电池也是如此，所以你可以提出一个商业案例。电动车现在正处于逐步发展的阶段，因此续航能力增加5%是一个技术步骤的重大成果。

Gilmour已经表示有野心扩大其火箭的规模，以便能够发射载人航天飞行。似乎不太可能以电池为动力的电力系统，无论电机和变频器多么轻巧，都能移动这些大型火箭所需的燃料量。

SpaceX的埃隆-马斯克在下面的推文中曾解释了这个问题，讨论了为什么SpaceX不使用特斯拉的电动马达在猛禽发动机中泵送推进剂，这将为星舰火箭提供动力。

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