20世纪60年代中期，位于阿拉巴马州亨茨维尔郊外的NASA马歇尔太空飞行中心是一个火箭工程活动的中心，是美国努力成为世界主导太空强国的发源地。继1957年苏联卫星斯普特尼克号发射之后，那个时代普遍的冷战心态给那里的工程师设定了一个单一的战略目标，驱使他们迅速克服无数挑战：制造比俄罗斯更好的火箭。
五十多年后，人们可能会认为变化不大。如今在亨茨维尔，一个由NASA资助、由亨茨维尔本地的Dynetics公司和推进巨头Aerojet Rocketdyne公司的工程师组成的新火箭科学家团队正在重建曾经为“阿波罗”计划的“土星五号”火箭提供动力的同一款F-1火箭发动机部件。他们同样熟悉的目标是：制造比俄罗斯更好的火箭。
与“阿波罗”时代工程师不同的是，他们的动力很大程度上是地缘政治的。过去一年来，俄美关系恶化，威胁到自20世纪90年代以来美国太空利益一直从中购买俄罗斯火箭发动机的贸易关系。但与他们的前辈不同的是，Dynetics/Aerojet Rocketdyne团队正在使用21世纪的技术来重建20世纪的火箭部件，例如高功率计算机建模和3D打印，在某些情况下，将传统生产周期缩短一年多。
如果他们能够按照工程师现在的设想完成该项目，NASA和美国空军很快就能3D打印出有史以来最强大的火箭。
“利用我们在过去10-15年里开发的技术，我们可以比俄罗斯现在做得更便宜，”Dynetics公司企业发展总监、前Ares项目办公室（NASA最后一次重大新火箭发动机技术开发计划）经理史蒂夫·库克说。
美国对俄罗斯火箭发动机的依赖几乎始于冷战结束之时。苏联解体时，美国火箭发动机价格昂贵；像超强劲的RD-170这样的俄罗斯制造的重型火箭发动机种类繁多、可靠性高，并且在那些经济混乱的年份里价格优惠。“大家都有些麻痹了，”库克谈到依赖俄罗斯火箭技术的决定时说。“态度是：它能用，更换成本太高，所以我们就继续用。”
正因为这种自满情绪，很快连美国政府最敏感的国家安全卫星都依赖俄罗斯火箭发动机将其送入轨道。2012年，NASA授予Dynetics公司一份合同，开始探索基于“阿波罗”时代“土星五号”火箭发动机的新型美国制造先进火箭助推器的可负担性和可靠性。当时，NASA正考虑使用这样一款发动机来为该机构新的重型“太空发射系统”（SLS）提供动力，该系统也在亨茨维尔开发中，尽管该机构后来决定在SLS的初期发射中使用从“航天飞机”任务中剩余的RS-25发动机。
但此后，对本土火箭技术的需求变得更加迫切。过去一年俄罗斯在乌克兰的挑衅行为加速了对美国制造火箭助推器的兴趣，而且不仅来自NASA；9月，美国空军正式发布了一份信息征询书，征求可能取代通常将美国军用和间谍卫星送入轨道的俄罗斯RD-180发动机的替代品。与此同时，打破美国对俄罗斯火箭依赖的压力——以及开始这样做的资金——已经来自国会。“现在比成本问题更广泛，”库克说。“由于俄罗斯政府的行动，去年春天需求变得非常明确。”
为了打破国防部对俄罗斯火箭的依赖，亨茨维尔的团队正在试验新技术和先进制造技术。Dynetics/Aerojet Rocketdyne团队正在开发的新AR-1发动机大量借鉴了旧的F-1设计，但发动机的组装方式却截然不同。该团队大量依赖增材制造（或3D打印），已证明可以显着降低火箭建造成本并缩短生产周期——有时缩短一年以上。
“我们能够制造出原本为旧的‘土星五号’F-1发动机制造的零件——即燃气发生器喷射器——这个零件通常需要15个月才能完成，”库克说。“我们将其缩短到15天。”现在制造该喷射器的成本降低了70%。它的重量也更轻，节省了宝贵的推力，现在可以用于载荷。
设计团队正在研究材料科学和3D打印合金方面的其他进步，可以节省火箭发动机生产的时间和金钱。
“有很多钣金零件、很多焊接、很多连接件，这些都是引入增材制造的完美地方，”库克说。“长远来看，我们或许可以消除预喷射器中的数十个支撑接头，主喷射器中的数百个支撑接头，甚至可能将其延伸到喷管。”
所有这些工作的最终成果将是打印出的有史以来最强大的火箭发动机。
一个完全打印的推力室——即喷射器、燃烧室、喷管、阀体、进气管和歧管等——的成本可能比传统推力室低35%。而且它可以缩短数月的生产时间，使NASA或空军能够在更短的时间表内生产火箭。该团队的创新可以在未来几年内迅速重新定义火箭制造的可能性，让其他地方的火箭制造商难以望其项背。
库克说，所有这些工作的最终成果将是打印出的有史以来最强大的火箭发动机——一个更紧凑、更高性能的F-1版本，产生约55万磅的推力（相比之下，SpaceX的“梅林”发动机在海平面上每台产生约15万磅的推力，需要九台发动机才能将“猎鹰9号”火箭发射到轨道）。成对封装的双发动机集群将产生超过一百万磅的推力，足以替代目前由RD-180占据的地位，RD-180从其双喷管喷射出86万磅的推力。
库克说，一旦他们接到空军的指示（预计空军将接管该项目），工程师最快可以在2018年制造出完整的演示发动机。
“长远来看，我们完全有理由能够打印出大部分发动机的零件，”库克说。“我相信增材制造将彻底改变火箭行业。”
