作為阿爾忒彌斯計劃的一部分，美國國家航空航天局（NASA）正在開發更輕、更高效的液體火箭引擎部件，用于未來的月球、火星等任務。

推力室組件是火箭發動機最昂貴的部件，因為它們非常復雜，需要很長時間來制造，同時它們也是火箭發動機中最重的部件，是名副其實的“燒錢”。為此，NASA與阿拉巴馬州奧本大學合作開展了快速分析和制造推進技術（RAMPT）項目，旨在尋找一種能夠提高火箭推力室組件性能，降低生產成本的制造方法。

RAMPT項目團隊利用金屬粉末和激光來3D打印火箭發動機部件，這項技術被稱為DED定向能量沉積（blownpowderdirectedenergydeposition，俗稱送粉或送絲），可以降低大型復雜發動機部件（如噴嘴和燃燒室等）的成本和交貨時間。

圖片來源 : 美國國家航空航天局 NASA

這項3D打印技術，將金屬粉末注入激光加熱的熔融金屬池或熔池中。吹粉噴嘴和激光光學元件集成在打印頭中。打印頭安裝在機器人上，并由計算機控制，一層層打印堆疊沉積金屬材料。這種制造方法具有許多優點，包括能夠生產非常大的零件，也可以用于打印非常復雜的零件，包括帶有內部冷卻液通道的發動機噴嘴，使低溫推進劑穿過通道，將噴嘴溫度保持在安全范圍內。

位于阿拉巴馬州漢斯維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心RAMPT項目的聯合首席研究員PaulGradl說：“制造噴嘴，對于傳統工藝有著很大的挑戰性，而且可能需要很長時間。DED定向能量沉積技術允許我們建造具有復雜內部特征的超大型部件，在以前這是不可能實現的。我們能夠顯著減少與制造通道冷卻噴嘴和其他關鍵火箭部件相關的時間和成本。傳統方法需要大約兩年的時間，而這種方法只需要幾個月。它還大大減少了零件數量，因為需要單獨生產的零部件更少。”

RAMPT項目團隊在今年打印出迄今為止最大的噴嘴，直徑40英寸，高度38英寸，帶有一體化集成的冷卻通道。傳統焊接方法需要1年的時間，而3D打印只用了30天。完成時間比計劃提前了一年。

此外，RAMPT項目團隊還將3D打印銅燃燒室的外殼換成了復合材料。這種由碳纖維制成的薄外殼為燃燒室提供了結構支撐，與金屬外殼相比，它將重量減少了50%。

RAMPT項目正在推進的另一種制造方案是“雙金屬接頭”，可以減少推力室組裝的重量和成本，無需額外的金屬接頭或螺栓就能將銅燃燒室直接熔合到噴嘴上。這種直接熔合的方法可以減少推力室組裝的整體重量，因為工程師們無需使用那些重型金屬螺栓和接頭。

關于阿爾忒彌斯（Artemis）計劃

2019年，美國國家層面宣布并要求NASA執行重返月球計劃，將在2024年將兩名航天員（一位女性一位男性）運送到月球南極，這個計劃就是“阿爾忒彌斯”計劃。它包括三個階段：第一階段（Artemis1），計劃于2020年下半年，由安裝在“航天發射系統”(SLS)重型火箭上的“獵戶座”飛船圍繞月球進行為期3周的無人飛行，然后返回地球；在第二階段（Artemis2），計劃在2023年完成載人飛行；在第三階段（Artemis3），NASA希望在2024年可以讓宇航員登上月球。長期來看，阿爾特彌斯計劃希望到2028年建立一個月球殖民地，這是完成載人火星任務的關鍵步驟。